DE1077710B - Regelbares elektrisches Netzwerk fuer die kompatible stereophonische Schallaufnahme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein regelbares elektrisches Netzwerk für die kompatible Stereophonische Schallaufnahme, bei der in bekannter Weise ein Mittenkanal (M-Kanal, Tonkanal) und ein Seitenkanal (S-Kanal, Richtungskanal) hergestellt werden. Das erfindungsgemäße regelbare Netzwerk soll die Einrichtung R in den bekannten Schaltungen nach Fig. 1 und 2 ersetzen.

Für die Betrachtung des Informationsinhaltes einer kompatiblen stereophonischen Aufnahme hat es sich bekanntlich als zweckmäßig erwiesen, eine Unterscheidung nach »Toninformation« und »Richtungsinformation« zu treffen, und damit einen »Tonkanal« (Mittenkanal M) und einen »Richtungskanal« (Seitenkanal 5") herzustellen, im Gegensatz zu der herkömmliehen Aufteilung in linken und rechten Kanal bei der nichtkompatiblen Stereophonie (Radio Mentor, 1958, S. 592 bis 595). Die Aufteilung in Ton- und Richtungsinformation wird erreicht mit den bekannten Doppelmikrophonanordnungen in der Kennlinienkombination Niere, Kugel oder Acht mit einer quergerichteten Acht, deren Nullachse der Schallquelle zugewandt ist (MS-Mikrophon). Aber auch mit Kombinationen, wie Doppelniere und Doppelacht, deren Hauptachsen schräg rechts und schräg links zur Seite gerichtet sind (XY-Mikrophone), ist die Aufteilung in Toninformation und Richtungsinformation durch Einschalten eines Umwandlers, d. h. eines Differentialübertragers oder einer Brückenschaltung, möglich (ETZ-B, 1958, S. 240 bis 242), wobei die Summe der beiden Ausgangsspannungen des XY-Doppelmikrophons dem Tonkanal und die Differenz dem Richtungskanal entspricht.

Für die Aufnahme kompatibler Stereophonie müssen nun bekanntlich die Erfordernisse der monauralen Wiedergabe weitgehend berücksichtigt werden. Deshalb ist es besonders beim Einsatz vieler Mikrophone unbedingt notwendig, daß der Anteil jedes einzelnen Mikrophons am Gesamteindruck nicht nur bezüglich der Amplitude (für monaurale Wiedergabe), sondern auch bezüglich der Richtung (für stereophonische Wiedergabe) zugeordnet und geregelt werden kann. Entsprechende grundsätzliche Schaltungsmöglichkeiten sind bereits veröffentlicht worden.

Fig. 1 zeigt eine derartige bekannte Schaltung (deutsche Patentschrift 1 010 569) zur Ableitung eines regelbaren Richtungssignals S aus der Ausgangsspannung eines gewöhnlichen Einzelmikrophons Mi. Hinter dem üblichen Mikrophonmischregler W, der auf den Verstärker V folgt, ist ein Übertrager Ü angeschaltet, dessen Sekundärwicklung eine Mittelanzapfung hat und mit einem Regelwiderstand P verbunden ist. Durch diese Anordnung bekommt der Richtungskanal S eine Spannung, die in der rechten Regelbares elektrisches Netzwerk

für die kompatible stereophonische

Schallaufnahme

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr.71

Dipl.-Ing. Klaus Bertram, Hannover,
ist als Erfinder genannt worden

Endstellung des Reglers P gleiche Größe und Phasenlage, in Mittelstellung des Reglers Null und in der linken Endstellung des Reglers gleiche Größe und entgegengesetzte Phasenlage — bezogen auf die Spannung im Mittenkanal M (Tonkanal) — hat. Nach Summenbildung der beiden Signale M und 5" für den rechten und Differenzbildung für den linken Lautsprecher auf der Lautsprecherseite in Fig. 1 unten ergibt sich bei Bewegung des Reglers P von der rechten in die linke Endstellung bei der Wiedergabe durch die Lautsprecher eine Bewegung der von dem Einzelmikrophon aufgenommenen Schallquelle von rechts nach links. Der Regler P und der zugehörige Übertrager V können daher zusammen als »Richtungsregler« R bezeichnet werden.

In Fig. 1 ist die beschriebene Schaltung für das Mikrophon Mi nochmal für ein zweites Einzelmikrophon aufgezeichnet, um zu zeigen, wie die Spannungen mehrerer Mikrophone über Entkopplungswiderstände Z (oder Entkopplungsverstärker) den Kanälen M und S zugeführt werden.

Es ist bei Anlagen mit Doppelmikrophon (MS- oder XY-Mikrophon) bekannt (Radio Mentor, 1958, S. 592 bis 595), daß der für eine stereophonische Abbildung wirksame Bereich vor dem Doppelmikrophon durch Verstärkungsregelung im S-Kanal (Fig. 2 ohne den Regler R und die zugehörigen Verbindungsleitungen) eingeengt und gedehnt, d. h. der Aufnahmewinkel oder die »Basis« verändert werden kann. Bei Regelung der Verstärkung des S-Kanals auf Null ist das stereophonische Klangbild bis zur Punktförmigkeit eingeengt; die Anordnung entspricht dann also dem gewöhnlichen Einzelmikrophon. Der dazu verwendete Regler B kann daher mit »Basisregler« bezeichnet werden.

Fig. 2 als Ganzes zeigt eine ebenfalls bekannte Kombination der Schaltung nach Fig. 1 mit einem Doppelmikrophon Mi_M, Mi_s, in dessen Mi_s-Kanal

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hinter dem für beide Ausgänge gekuppelten Mischregler W der Basisregler B eingeschaltet ist. Der Anteil des Mikrophons Mi_M ist mit dem aus dem .!/-Kanal über den Regler R zugeführten Richtungssignal zum gemeinsamen Seitenkanal S (Richtungskanal) verbunden (Radio Mentor, 1958, S. 592 bis 595). Mit dieser Anordnung sind die in Fig. 3 dargestellten, bekannten Möglichkeiten der Abbildung eines Stereophonischen Klangbildes zu erreichen (Radio Mentor, 1958, S. 592 bis 595). Das vom Doppelmikrophon aufgenommene stereophonische Klangbild in Grundstellung der Regler B und R (Regler B voll aufgeregelt, R in Mittelstellung) ist in Fig. 3, Zeile a, dargestellt. Durch Herunterregeln von B kann das Klangbild bis zum Punkt eingeengt werden (Zeilen b und c). Durch Verschieben von R aus der Mittelstellung kann das punktförmige Klangbild nach links (Zeilen d und e) oder nach rechts (Zeilen / und g) verschoben werden. Auch kann das nach / oder d verschobene Klangbild durch Aufregeln von B wieder gedehnt werden (Zeilen h und i). jedoch nicht weiter als bis zur rechten bzw. linken Begrenzung der Wiedergabeebene. Das bedeutet, daß im Falle α der Regler R und in den Fällen e und g der Regler B nicht aus der Grundstellung heraus geregelt werden dürfen. Der Fall k ist deshalb im allgemeinen nicht zulässig. Es würde zu Abbildungsfehlern führen, weil eine gegenphasige Komponente auftritt.

Für die praktische Verwendung in Mischpulten bleiben bei Anwendung der Prinzipschaltung in Fig. 1 und 2 noch einige Wünsche offen. In jedem Kanal wird mindestens ein (bei Verwendung von Doppelmikrophonen in XY-Anordnung sogar mindestens zwei) hochwertiger Übertrager benötigt. Der Aufwand an Zusatzverstärkern und Entkopplungsgliedern ist relativ hoch, und die Ausgänge der beiden Kanäle können sich in den elektrischen Eigenschaften wesentlich unterscheiden, so daß die Zusammenschaltung von mehreren Mikrophonkanälen nach Fig. 2 zu einer Mischeinrichtung zu Schwierigkeiten führen kann. Schließlich ist die Bedienung bei dieser Anordnung dadurch erschwert, daß Vorsorge getroffen werden muß, daß der Fall k in Fig. 3 nicht unbeabsichtigt eingestellt werden kann.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung der angeführten Nachteile

Das erfindungsgemäße regelbare Netzwerk besteht aus einer Brückenschaltung mit je einem Widerstand oder einem unterteilten Widerstand in den vier Zweigen, deren einer Diagonalen die vom Alikrophon gelieferte Spannung zugeführt wird, während das geregelte Richtungssignal von zwei gegenüberliegenden, mechanisch miteinander gekuppelten Schleifarmen entnommen wird, die je mindestens zwei benachbarte Zweige stufenweise oder stetig überstreichen. Hiermit ist es möglich, in der Schleiferstellung an dem einen Ende des Mindestdrehbereiches eine Spannung gleicher Größe und Phasenlage, bezogen auf die Spannung am Ausgang des Mittenkanals, in der entgegengesetzten Schleiferstellung eine Spannung gleicher Größe und entgegengesetzter Phasenlage und in der mittleren Schleiferstellung die Spannung Null abzugreifen.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 4 bis 10 Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 4 entspricht der bekannten Schaltung nach Fig. 1:

Fig. 5 entspricht der bekannten Schaltung nach Fig. 2, jedoch ohne den Basisregler B;

Fig. 6 bis 8 entsprechen der bekannten Schaltung nach Fig. 2; η η

Fig. 9 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen regelbaren B rücken schaltung auf ein XY-Doppelmikrophon;

Fig. 10 zeigt eine Umschaltung zur wahlweisen Verwendung von MS- oder XY-Doppelmikrophonen.

In Fig. 4 ist eine der Fig. 1 entsprechende, erfindungsgemäße Schaltung für eins der Mikrophone dargestellt. Hinter dem Mischregler W ist die Spannung des Kanals M an die senkrechte Diagonale einer Widerstandbrücke R mit den vier Brückenwiderständen r_v r₂, r_s, r_i gelegt. Jeder Brückenzweig >\ bis r₄ ist unterteilt in mehrere Einzelwiderstände (im vorliegenden Beispiel z.B. drei), deren Verbindungspunkte an die Kontakte eines Stufenschalters geführt sind. Die beiden Schleifarme des Stufenschalters sind gekuppelt und bewegen sich gemeinsam im selben Drehsinn. Wird der Schleifarm 1 auf den Brückenpunkt m eingestellt, so steht der Schleifarm 2 auf dem Brückenpunkt n. Dann wird die Spannung an der senkrechten Diagonale abgegriffen, parallel zum Ausgang M des Mischreglers W. In den S-Kanal wird also ein Signal eingekoppelt, das gleiche Größe und Phasenlage wie das Signal im M-Kanal hat. Das entspricht der rechten Endstellung des Reglers P in Fig. 1. Dreht man die Schleifarme des Stufenschalter.-um 180°, so liegt der Schleifarm 1 am Brückenpunkt η und der Schleifarm 2 am Brückenpunkt in, so daß das in den S-Kanal eingekoppelte Signal gleiche Größe und entgegengesetzte Phasenlage wie im M-Kanal hat. Das entspricht der linken Endstellung des Reglers P in Fig. 1. Dreht man die Schleifarme in die waagerechte Stellung, so daß Schleifarm 1 mit Brückenpunkt p und Schleifarm 2 mit Brückenpunkt ο verbunden ist. so ist die in den S-Kanal eingekoppelte Spannung Null, weil die waagerechte Diagonale der Brücke spannungslos ist. Dies entspricht also der Mittelstellung des Reglers P in Fig. 1. Die Brückenschaltung entspricht also in ihrer Wirkungsweise dem Regler P in Zusammenwirken mit dem Übertrager Γ in Fig. 1. An Stelle der Anordnung mit Stufenschalter und Einzelwiderständen ist auch eine Ausführung mit zwei gekuppelten Regelpotentiometern möglich, wobei die Brückenwiderstände r_x und r₂ die eine Widerstandsbahn und die Brückenwiderstände r_s und r₄ die zweite Widerstandsbahn bilden.

Fig. 5 zeigt eine Erweiterung der Schaltung in Fig. 4 für die Anwendung eines Doppelmikrophons entsprechend Fig. 2. Die Brückenschaltung R kann wieder für stufenweise oder stetige Regelung eingerichtet sein, was hier vereinfacht dargestellt ist. Die Spannung des Mi^-Teiles des Doppelmikrophons ist wieder parallel zum Ausgang M an die senkrechte Diagonale (Brückenpunkte m, n) der Brücke geführt. Die Wirkung des in dem S-Kanal eingekoppelten Anteils des M-Kanals bleibt die gleiche wie in Fig. 4. Die Spannung des lfi_s-Teiles des Doppelmikrophons wird an die waagerechte Diagonale (Brückenpunkte ο, ρ) der Brücke geführt. Damit wird folgende Wirkungsweise erreicht: In waagerechter Stellung der Schleifarme des Stufenschalters (Schleifarm 1 an Brückenpunkt p und Schleifarm 2 an Brückenpunkt 0) liegt am Ausgang S der volle Anteil des Mikrophons Mi_s. Da in dieser Stellung der Anteil des Mikrophons Mi_M am S-Ausgang Null ist, wirkt die Schaltung so, als ob die Brücke ausgeschaltet und jeder Kanal Miff und Mi₈ vom Doppelmikrophon bis zu den Ausgängen getrennt durchgeführt wäre. In senkrechter Stellung der Schleifarme (Schleifarme an den Brückenpunkten m und n) ist der Anteil des Mikrophons Mi₃ ausgeschaltet, weil dieser in der senkrechten Diagonale Null ist.

Claims (10)

Dagegen wird der volle JV/-Anteil in den S-Kanal eingekoppelt (Zeile e bzw. g in Fig. 3). Für Zwischenstellungen der Schleifarme ergeben sich Anteile von MiMund Mi5 im S-Ausgang, deren Verhältnis von der Schleifarmstellung abhängt. Fig. 6 zeigt eine Ergänzung der Schaltung nach Fig. 5. Hinter den gekuppelten Reglern W ist im Kanal Mi5 noch ein ßasisregler B analog der Schaltung Fig. 2 eingefügt. Analog der Darstellung in Fig. 3 ergeben sich mit der Schaltung Fig. 6 folgende Möglichkeiten der Abbildung eines stereophonischen Klangbildes. Zeile σ in Fig. 3 entspricht der waagerechten Schleifarmstellung bei voll aufgeregeltem Basisregler B. Die Zeilen b und c werden durch Herunterregeln des Basisreglers B erreicht. Zeile e entspricht der senkrechten Stellung der Schleifarme (Schleifarm 1 an Brückenpunkt n, 2 an Mi), Zeile g der entgegengesetzten, senkrechten Stellung (1 an ni und 2 an ή). Die Zeilen h und t' entsprechen jeweils einer Zwischenstellung der Schleifarme bei voll aufgeregeltem Basisregler B, Zeilen d und f den entsprechenden Zwischenstellungen bei zugeregeltem ßasisregler B. Sämtliche Zwischenwerte sind möglich durch entsprechende Einstellung des Stufenschalters und Basisreglers. Der Fall nach Zeile k ist nun nicht mehr möglich, da in senkrechter Stellung der Schleifarme die Betätigung des Basisreglers B wirkungslos bleibt. Wird der Stufenschalter so aufgebaut, daß die beiden Schleifarme um 180° gegeneinander versetzt sind und daß ihr Drehbereich einen Winkel von 360° einschließt, so können die Schleif arme so weitergedreht werden, daß in waagerechter Stellung Schleifarm 1 an Brückenpunkt ο und Schleifarm 2 an Brückenpunkt ρ liegt, wodurch der Anteil des Mikrophons Mis am S-Ausgang entgegengesetzte Phasenlage bekommt. Dadurch wird eine seitenvertauschte, spiegelbildliche Wiedergabe des vom Doppelmikrophon aufgenommenen Klangbildes erreicht. In Fig. 7 ist der Basisregler B als regelbare Brückenschaltung (nach Art der Fig. 4) ausgebildet. In den beiden waagerechten Stellungen der Schleifarme wird die volle Ausgangsspannung des Mikrophons Mis auf die waagerechte Diagonale der Brückenschaltung R gegeben. Je nach der Polung der Schleifarme des Reglers B (eine oder andere waagerechte Stellung der Schleifarme) erscheint das Klangbild seitenrichtig oder spiegelbildlich. Bei dieser Anordnung brauchen die Schleifarme der Brückenschaltung R nur auf einem Drehbereich von 180° regelbar zu sein. In der senkrechten Stellung der Schleifarme des Reglers B ist die vom Mikrophon Mi8 zur Brückenschaltung T1 bis r4 zugeführte Spannung gleich null. Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Schaltung Fig. 6. Der Basisregler B ist statt als Spannungsteiler oder Brückenschaltung als Regelwiderstand in der waagerechten Brückendiagonale ausgebildet, mit dem die dort liegende Spannung mehr oder weniger kurzgeschlossen werden kann. Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der Schaltung Fig. 8 für den Fall, daß nicht ein MvS-Doppelmikrophon, sondern ein XY-Doppelmikrophon am Eingang angeschlossen werden soll. In diesem Fall liegt an der senkrechten Diagonale die Summe der beiden Mikrophonspannungen Xm und Ym und an der waagerechten Diagonale deren Differenz. Die Summe X + Y entspricht aber dem M-Signal, die Differenz X — Y dem S-Signal, so daß am Ausgang der Anordnung wieder die Signale M und S zur Verfügung stehen. Der sonst benötigte Umwandler (Differentialübertrager, Brückenschaltung) am Mikrophon kann also entfallen. Fig. IO zeigt eine einfache Möglichkeit zur wahlweisen Verwendung von XY- und MS-Mikrophonen mit zwei gekuppelten Umschaltkontakten U1 und CZ3. In der dargestellten Schaltstellung stimmt die Schaltung mit Fig. 9 und in der anderen, gestrichelt dargestellten Schaltstellung mit Fig. 8 überein. Für den Aufbau einer .Mischeinrichtung können beliebig viele Kanäle nach Fig. 4 bis 10 zusammengeschaltet werden, indem wie in Fig. 1 über Entkopplungsglieder alle M-Ausgänge der Fig. 4 bis 10 zu einer M-Sammelschiene und alle S-Ausgänge zu einer S-Sammelschiene zusammengefaßt werden. Hinter den Sammelschienen kann die gemeinsame Lautstärkeregelung erfolgen, entweder ohne eine weitere Anordnung nach Fig. 5 oder mit einer solchen. Durch Summen- und Differenzbildung wie in Fig. 1 unten kann dann in bekannter Weise wieder ein linker und ein rechter Kanal gewonnen werden. PatentαxsρRuchE:

1. Regelbares elektrisches Netzwerk für die kompatible Stereophonische Schallaufnahme mit Mittenkanal (M-Kanal, Tonkanal) und Seitenkanal (S-Kanal, Richtungskanal) zur Ableitung eines regelbaren Richtungssignals im Seitenkanal aus der Spannung eines den Mittenkanal direkt speisenden Mikrophons, dadurch gekennzeichnet, daß das regelbare Netzwerk aus einer Brückenschaltung mit je einem Widerstand oder einem unterteilten Widerstand (T₁ bis r₄) in den vier Zweigen besteht, deren einer Diagonalen die vom .Mikrophon gelieferte Spannung zugeführt wird, während das geregelte Richtungssignal von zwei gegenüberliegenden, mechanisch miteinander gekuppelten Schleifarmen entnommen wird, die je mindestens zwei benachbarte Zweige stufenweise oder stetig überstreichen, so daß in der Schleiferstellung an dem einen Ende des Mindestdrehbereiches (Schleifer 1 an Punkt m, Schleifer 2 an Punkt n) eine .Spannung gleicher Größe und Phasenlage bezogen auf die Spannung am Ausgang des Mittenkanals (M), in der entgegengesetzten Schleifer Stellung (Schleifer 1 an Punkt n, Schleifer 2 an Punkt jji) eine Spannung gleicher Größe und entgegengesetzter Phasenlage in der mittleren Schleiferstellung (Schleifer 1 an Punkt p, Schleifer 2 an Punkt o) die Spannung Null abgegriffen werden kann (Fig. 4 bis 10).

2. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein MS-Doppelmikrophon (Jl//^ Mi₃), insbesondere über Verstärker (V) und gegekuppelte Regler (W), an die beiden Diagonalen in der Weise angeschlossen ist, daß die Spannung des M-Mikrophons (Mi_M) dem Mittenkanal (JIi) und der einen Diagonale (Punkte m und «) und die Spannung des S-Mikrophons (Mi₅) der anderen Brückendiagonale (Punkte ο und p) zugeführt wird, so daß in der Schleiferstellung in der Mitte des Mindestdrehbereiches nur die Spannung des S-Mikrophons (Mi₃), in der Schleiferstellung am Ende nur die Spannung des M-Mikrophons (Mi_M) am Ausgang des Seitenkanals (S) wirksam ist (Fig. 5 bis 10).

3. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal des S-Mikrophons (Mi₅) ein Lautstärkeregler (B) zur Veränderung des

Aufnahmewinkels und damit der Basis (Fig. 3) eingeschaltet ist (»Basisregler«, Fig. 6 bis 10).

4. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisregler (B) als Regelwider-Stand im Nebenschluß zum Kanal des S-Mikrophons (Mi₃) in einer Brückendiagonale liegt (Fig. 8 bis 10).

5. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisregler (B) als regelbare Brückenschaltung nach Anspruch 1 ausgebildet ist (Fig. 7).

6. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifarme einen Drehwinkel von 360° überstreichen, so daß in einer Schleiferstellung (Schleifarm 1 an Punkt ο und Schleifarm 2 an Punkt p) die Spannung des S-Mikrophons (Mi_s) auch gegenphasig dem Ausgang des Seitenkanals (S) zugeführt werden kann, womit eine Seitenvertauschung des Stereophonischen Klangbildes erreicht wird (Fig. 5 bis 10).

7. Abänderung des Netzwerkes nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des MS-Doppelmikrophons (Mim, Mi$) ein XY-Doppelmikrophon (Mi_x, Mi_Y) verwendet wird, dessen Ausgangsspannungen, insbesondere über Verstärker (F) und gekuppelte Regler (W), nicht den Brückendiagonalen, sondern zwei benachbarten ßrückenzweigen (r_v r₂) zugeführt werden (Fig. 9. 10).

8. Netzwerk nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gekuppelte Umschalter (CZ₁, U₂) in den Zuführungsleitungen zur Brückenschaltung vorgesehen sind, die eine wahlweise Verwendung von XY- oder MS-Doppelmikrophonen ermöglichen (Fig. 10).

9. Mischeinrichtung mit mehreren Netzwerken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Mittenkanalausgänge (Jl/) zu einer gemeinsamen M-Sammelschiene und alle Seitenkanalausgänge (S) zu einer gemeinsamen S-Sammelschiene zusammengefaßt werden.

10. Mischeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sammelschienen ein weiteres Netzwerk nach Anspruch 2 angeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1010 569;
Radio Mentor, 1958, Heft 9, S. 592 bis 595;
ETZ-B, 1958. S. 240 bis 242.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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