DE1126928B

DE1126928B - Device for emitting sound waves

Info

Publication number: DE1126928B
Application number: DEH37942A
Authority: DE
Inventors: August Wilhelm Johan Va Albert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-11-20
Filing date: 1959-11-20
Publication date: 1962-04-05

Description

Einrichtung zur Abstrahlung von Schallwellen Es ist bereits eine Einrichtung zur Abstrahlung von Schallwellen bekannt, welche einen Reflektor enthält, der aus einem Teil eines Ellipsoids gebildet wird. Am einen Ende ist dieser Reflektor durch einen Boden abgeschlossen, in welchem sich ein Lautsprecher befindet. Das Schallabstrahlungselement liegt dabei mit seinem Mittelpunkt in einer Ebene, die durch einen der Brennpunkte des Ellipsoids hindurchgeht. Der andere Brennpunkt des Ellipsoids liegt außerhalb des erwähnten Reflektors. Bei Benutzung einer solchen Schallabstrahlungseinrichtung hat der Zuhörer den Eindruck, als wenn hohe und tiefe Frequenzen von verschiedenen Stellen im Raum auszugehen scheinen.Device for emitting sound waves It is already a device known for the emission of sound waves, which contains a reflector that consists of a part of an ellipsoid is formed. This reflector is through at one end completed a floor in which a loudspeaker is located. The sound radiating element lies with its center in a plane that passes through one of the focal points of the ellipsoid passes through. The other focal point of the ellipsoid is outside of the mentioned reflector. When using such a sound emitting device the listener has the impression that high and low frequencies are different Spots in the room seem to be running out.

Durch die Erfindung wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche einen Raumtoneffekt hervorruft, ohne daß dabei der Zuhörer den Eindruck gewinnt, daß hohe und tiefe Frequenzen von verschiedenen Schallquellen im Raum herrühren.The invention proposes an arrangement which has a Creates a spatial sound effect without giving the listener the impression that high and low frequencies come from different sound sources in the room.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Boden senkrecht auf der durch den zuerst erwähnten Brennpunkt hindurchgehenden Ellipsoidachse steht, daß der Umfang des Bodens wenigstens zum Teil die Form einer Ellipse hat, daß zwei Lautsprecher in diesem Boden angebracht sind, daß die Symmetrieachsen ihrer Schallabstrahlungselemente senkrecht zum Boden verlaufen und durch die beiden Brennpunkte der Ellipse hindurchgehen und daß das Ellipsoid einerseits durch die genannte, senkrecht zum Boden verlaufende Achse und andererseits dadurch definiert ist, daß es durch die den Umfang des Bodens bildende Ellipse hindurchläuft.The invention is characterized in that the bottom is vertical stands on the ellipsoidal axis passing through the first mentioned focal point, that the circumference of the bottom is at least partially in the shape of an ellipse, that two Loudspeakers are mounted in this floor that the axes of symmetry of their sound radiation elements run perpendicular to the ground and pass through the two focal points of the ellipse and that the ellipsoid on the one hand by said, perpendicular to the ground Axis and, on the other hand, is defined by the fact that it is defined by the circumference of the floor forming ellipse runs through it.

Durch diese Art des Einbaues der beiden Lautsprecher wird eine Schallabstrahlung in verschiedenen Richtungen erreicht, so daß der Schall durch die Decke und durch die Wände des Vorführraumes, in welchem der Reflektor aufgestellt ist, reflektiert wird, was zu der Raumtonwirkung des erfindungsgemäßen Reflektors beiträgt. Da ein Teil des von dem einen Lautsprecher ausgehenden Schalles durch den Reflektor so zurückgeworfen wird, daß er von dem anderen Lautsprecher auszugehen scheint und umgekehrt, scheint für einen Zuhörer der Schall durch einen einzigen Lautsprecher statt durch zwei Lautsprecher erzeugt zu werden. Dies ist auf die Anordnung der Lautsprecher in den Brennpunkten des erwähnten Bodens und auf die Form des Ellipsoidreflektors zurückzuführen, der dem elliptischen Boden angepaßt ist. Die Verzerrungen des wiedergegebenen Tones sind außerordentlich klein.This type of installation of the two loudspeakers results in sound radiation reached in different directions so that the sound through the ceiling and through the walls of the projection room in which the reflector is set up, reflects becomes, which contributes to the spatial tone effect of the reflector according to the invention. There a Part of the sound emanating from one loudspeaker through the reflector so is reflected that it appears to be emanating from the other loudspeaker and conversely, for a listener the sound appears through a single loudspeaker instead of being generated by two loudspeakers. This is due to the arrangement of the Loudspeaker in the focal points of the mentioned floor and on the shape of the ellipsoidal reflector attributed, which is adapted to the elliptical floor. The distortion of the reproduced Tones are extremely small.

Dieselbe Schallreflektion des aus verschiedenen Richtungen auf die Decke und die Wände des Vorführraumes auftreffenden Schalles kann zwar auch auf andere Weise erhalten werden. Bei den üblichen Versuchen mit den sogenannten Hi-Fi-Geräten werden mehrere Lautsprecher an bestimmten Stellen des Vorführraumes so angebracht, daß sie in gut definierten Richtungen abstrahlen. Sowohl die Lage wie die Abstrahlungsrichtung müssen aber sorgfältig gewählt werden, und der gewünschte Raumtoneffekt wird gewöhnlich nicht an jeder Stelle des Vorführraumes erzielt. Diese Geräte haben aber vor allem den Nachteil, daß die Lage und die Abstrahlungsrichtung der einzelnen Lautsprecher nachträglich (beispielsweise bei unsachgemäßer Handhabung) geändert werden kann und der Raumtoneffekt dadurch verlorengeht oder beeinträchtigt wird.The same sound reflection from different directions onto the Sound hitting the ceiling and walls of the projection room can also occur other way to be obtained. In the usual experiments with the so-called Hi-Fi devices If several loudspeakers are installed at certain points in the projection room in such a way that that they radiate in well-defined directions. Both the location and the direction of radiation but must be chosen carefully, and the desired room tone effect becomes ordinary not achieved at every point in the projection room. But above all, these devices have the disadvantage that the location and the direction of radiation of the individual speakers can be changed subsequently (for example in the event of improper handling) and the room tone effect is thereby lost or impaired.

Durch die Erfindung wird ferner ein bequem zu handhabendes und eine Baueinheit bildendes Gerät mit optimalem Effekt vorgeschlagen, dessen Raumtonwirkung nicht nachträglich durch unsachgemäße Handhabung verlorengehen kann.The invention is also a convenient to use and a Unit-forming device proposed with an optimal effect, its spatial tone effect cannot subsequently be lost through improper handling.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 stellt eine Aufsicht auf den in einen erfindungsgemäßen Reflektor eingebauten Boden dar und Fig. 3 eine Seitenansicht der ganzen Vorrichtung. Die Frontseite der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung besteht aus einer Schallwand 1 mit einer öffnung 2. Hinter der Schallwand befindet sich eine Kammer, die durch den Reflektor 4 und durch den Boden 5 gebildet wird. Im Boden 5 sind zwei Lautsprecheröffnungen 17 und 18 angebracht. Der Lautsprecher 9 ist in der Öffnung 17 des Bodens und der andere Lautsprecher in der Öffnung 18 des Bodens befestigt. Die Reflektorfläche 4 stellt einen Teil eines Ellipsoids dar, dessen Schnittlinie mit der Zeichenebene der Fig. 1 durch die Ellipse 6 gebildet wird, deren Achsen mit 7 und B bezeichnet sind. Da die Zeichenebene der Fig. 1 mit einer der Symmetrieebenen des Eilipsoids zusammenfällt, sind die Achsen 7 und 8 gleichzeitig zwei Hauptachsen des Ellipsoids. Der Boden 5 liegt senkrecht zur Hauptachse 7 und wird von dieser Hauptachse in der Nähe des einen Brennpunktes F, des Ellipsoids durchstoßen, derart, daß das akustische Zentrum jedes Lautsprechers, d. h. das Zentrum des Schallabstrahlungselementes jedes Lautsprechers, auf einer durch diesen Brennpunkt F1 hindurchlaufenden Linie liegt, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verläuft. Diese akustischen Zentren liegen also in einer Ebene, welche die Hauptachse 7 des Ellipsoids unter einem rechten Winkel etwa im Brennpunkt Fr schneidet. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung angenommen worden, daß die akustischen Zentren mit der Vorderfläche der Lautsprecherspule zusammenfallen, in Wirklichkeit liegen diese Zentren jedoch in einem kleinen Abstand von der Vorderfläche der Lautsprecherspulen.Fig. 1 shows a vertical cross section through an embodiment the invention; Fig. 2 shows a plan view of the reflector according to the invention built-in floor and Fig. 3 is a side view of the entire device. the The front of the device shown in Fig. 1 consists of a baffle 1 with an opening 2. Behind the baffle there is a chamber that passes through the reflector 4 and the floor 5 is formed. There are two speaker openings in the bottom 5 17 and 18 attached. The speaker 9 is in the opening 17 of the floor and the other Loudspeaker fastened in the opening 18 of the floor. The reflector surface 4 represents represents a part of an ellipsoid whose line of intersection with the plane of the drawing of Fig. 1 is formed by the ellipse 6, the axes of which are denoted by 7 and B. There the plane of the drawing in FIG. 1 coincides with one of the planes of symmetry of the ellipsoid, the axes 7 and 8 are simultaneously two main axes of the ellipsoid. The floor 5 is perpendicular to the main axis 7 and is from this main axis in the vicinity of the a focal point F, penetrate the ellipsoid, in such a way that the acoustic center each speaker, d. H. the center of the sound radiating element of each loudspeaker, lies on a line passing through this focal point F1, which line is perpendicular runs to the plane of the drawing in FIG. So these acoustic centers are in one Plane which the main axis 7 of the ellipsoid at a right angle approximately in Focal point Fr intersects. For the sake of simplicity, it is assumed in the drawing so that the acoustic centers coincide with the front surface of the loudspeaker coil, in reality, however, these centers are at a small distance from the front surface the speaker coils.

Neben dem in der besprochenen Ausführungsform vorliegenden Fall, daß zwei Lautsprecher verschiedener Größe benutzt werden, von denen der eine hauptsächlich die tieferen Frequenzen und der andere hauptsächlich die höheren Frequenzen wiedergibt, ist es auch möglich, zwei Lautsprecher gleicher Größe zu benutzen, wenn ihre Kennlinien über den gesamten wiederzugebenden Frequenzbereich genügend gut sind. Die Bodenfläche 5 wird auf der Rückseite durch das Ellipsoid und auf der Vorderseite durch die Schallwand 1 begrenzt. In Fig. 2 ist die Berührungslinie des Bodens mit dem Ellipsoid durch eine Ellipse 11 angedeutet, und die Brennpunkte dieser Ellipse sind mit F, und F2 bezeichnet. Die Schallwand 1 verläuft senkrecht zu derjenigen Symmetrieebene des Ellipsoids, die in Fig. 1 mit der Zeichenebene zusammenfällt, und schneidet die Bodenfläche in der Linie 12, die so nahe wie möglich am Rand der Lautsprecheröffnung liegen soll. Die Schallwand bildet mit dem Boden einen spitzen Winkel solcher Größe, daß der zweite Brennpunkt F2 auf der Hauptachse 7 vor der Schallwand liegt, d. h., daß die Hauptachse 7 die Schallwand in einem Punkt zwischen dem Brennpunkt F2 und dem Mittelpunkt O des Ellipsoids durchsetzt.In addition to the case in the discussed embodiment that two speakers of different sizes can be used, one of which is mainly the lower frequencies and the other mainly reproduces the higher frequencies, it is also possible to use two speakers of the same size if their characteristics are sufficiently good over the entire frequency range to be reproduced. The floor area 5 is through the ellipsoid on the back and through the baffle on the front 1 limited. In Fig. 2, the line of contact of the floor with the ellipsoid is through an ellipse 11 is indicated, and the focal points of this ellipse are indicated by F, and F2 designated. The baffle 1 runs perpendicular to that plane of symmetry of the Ellipsoids, which in Fig. 1 coincides with the plane of the drawing, and intersects the Floor area in line 12 as close as possible to the edge of the speaker opening should lie. The baffle forms an acute angle with the floor of the size that the second focal point F2 lies on the main axis 7 in front of the baffle, d. H., that the main axis 7 the baffle at a point between the focal point F2 and interspersed with the center O of the ellipsoid.

Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Brennpunkten FI und F2 der die Randkurve des Bodens 5 bildenden Ellipse gleich dem Abstand zwischen den Brennpunkten F1 und F2 des Ellipsoids. Dieser Abstand muß experimentell bestimmt werden, um den optimalen Effekt zu erreichen, und kann beispielsweise der Wellenlänge einer Mittelfrequenz innerhalb des wiederzugebenden Frequenzbereiches entsprechen, auf welche das menschliche Ohr am besten anspricht, beispielsweise 1 bis 3 kHz.In this embodiment is the distance between the focal points FI and F2 of the ellipse forming the edge curve of the bottom 5 equal to the distance between the foci F1 and F2 of the ellipsoid. This distance must be determined experimentally in order to achieve the optimal effect, and can, for example, the wavelength correspond to a center frequency within the frequency range to be reproduced, to which the human ear responds best, for example 1 to 3 kHz.

Wegen der Ellipsoidform des Reflektors wird der durch die Schallquellen, deren Mittelpunkte auf der Höhe von Fr liegen, abgestrahlte Schall durch die Reflektorwand 4 reflektiert und auf eine Linie gelenkt, die senkrecht zur Zeichenebene durch den Brennpunkt F2 verläuft. In Fig.1 sind zwei derartige Schall-Wege durch die strichpunktierten Linien 13 und 14 angedeutet, welche die erwähnte Schallkonzentration in dem Brennpunkt F2 deutlich erkennen lassen. Die Mittelpunkte der Öffnungen 17 und 18 fallen mit den Brennpunkten F,' und F2 zusammen. Der von dem hinter der Öffnung 17 befindlichen Lautsprecher abgestrahlte Schall, der längs der strichpunktierten Linie 19 in Fig. 2 in der Pfeilrichtung verläuft, wird durch den Reflektor in eine Ebene reflektiert, welche senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 im Brennpunkt Fi steht, so daß der Eindruck hervorgerufen wird, als wenn dieser Schall aus einer hinter der öffnung 18 befindlichen Schallquelle stammen würde. Ebenso wird ein Teil des von dem Lautsprecher hinter- der Öffnung 18 ausgehenden Schalles längs der strichpunktierten Linie 20 verlaufen und in eine Ebene gelangen, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 im Brennpunkt F2 liegt, d. h., daß dieser Teil des vom Lautsprecher 18 abgestrahlten Schalles von dem hinter der Öffnung 17 befindlichen Lautsprecher herzurühren scheint. Auf diese Weise wird ein gewisser sogenannter Raumtoneffekt erzeugt.Because of the ellipsoidal shape of the reflector, the whose midpoints are at the level of Fr, sound radiated through the reflector wall 4 reflected and directed onto a line perpendicular to the plane of the drawing by the Focal point F2 runs. In Fig.1 two such sound paths are through the dash-dotted lines Lines 13 and 14 indicated, which the mentioned sound concentration in the focal point Make F2 clearly visible. The centers of the openings 17 and 18 also fall the foci F, 'and F2 together. The one located behind the opening 17 Loudspeaker emitted sound along the dash-dotted line 19 in Fig. 2 runs in the direction of the arrow, is reflected by the reflector in a plane, which is perpendicular to the plane of FIG. 2 at the focal point Fi, so that the Impression is created as if this sound came from behind the opening 18 located sound source would come. Likewise, a part of the speaker becomes Sound emanating behind the opening 18 along the dash-dotted line 20 extend and arrive in a plane which is perpendicular to the plane of the drawing in FIG is in focus F2, d. That is, that this part of the radiated from the loudspeaker 18 Sound seems to come from the loudspeaker located behind the opening 17. In this way, what is known as a room tone effect is created.

Man sieht, daß derjenige Teil des Reflektors, der zwischen der Schallwand 1 und der Schnittlinie 16 der Ellipsoidfläche mit derjenigen Symmetrieebene des Ellipsoids liegt, die in Fig. 3 senkrecht zur Zeichenebene durch die Hauptachse 7 verläuft, durch eine Fläche 15 gebildet wird, deren Erzeugende parallel zur Hauptachse 8 liegen und die Elipsoidfläche in der Schnittlinie 16 treffen. Daher nimmt der Umfang des Bodens 5 die Form einer Halbellipse an, an welche sich ein Rechteck anschließt. Es ist nämlich vorteilhaft, die Ellipsoidfläche nicht bis zur Schallwand 1 fortzusetzen, da dies eine Reflektion der Schallwellen nach dem Inneren des Reflektors zur Folge haben würde.You can see that the part of the reflector that is between the baffle 1 and the line of intersection 16 of the ellipsoidal surface with that plane of symmetry of Ellipsoids, which in Fig. 3 is perpendicular to the plane of the drawing through the main axis 7 runs, is formed by a surface 15, the generatrix of which is parallel to the main axis 8 and meet the ellipsoidal surface in section line 16. Hence the The circumference of the bottom 5 has the shape of a semi-ellipse, which is followed by a rectangle. It is namely advantageous not to continue the ellipsoidal surface to the baffle 1, as this results in a reflection of the sound waves towards the interior of the reflector would have.

Wenn der von der Rückseite des Bodens 5 ausgehende Schall ebenfalls nutzbar gemacht werden soll, kann man in an sich bekannter Weise unterhalb des Bodens eine Wand anbringen, durch welche der von der Rückseite des Bodens ausgehende Schall so gerichtet wird, daß er eine zweite in der Schallwand 1 anzubringende Öffnung durchsetzen kann. Dies ist durch die mit einer punktierten Linie in Fig.1 dargestellte Wand 21 veranschaulicht, welche den von der Rückseite der Lautsprecher ausgehenden Schall in eine zweite Öffnung in der Schallwand 1, die mit 22 bezeichnet ist, reflektiert.If the sound emanating from the back of the floor 5 also is to be made usable, you can in a known manner below the ground Install a wall through which the sound coming from the rear of the floor is directed so that it has a second opening to be made in the baffle 1 can enforce. This is shown by the dotted line in Fig.1 Wall 21 illustrates which is the emanating from the rear of the loudspeaker Sound is reflected in a second opening in the baffle 1, which is designated by 22.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for radiating sound waves, consisting of a reflector, which partly has the shape of an ellipsoid, which is closed at one end by a floor in which at least a loudspeaker is located, the sound radiation element with its center lies in a plane that passes through one of the focal points of the ellipsoid, while the other focal point of the ellipsoid is outside the reflector, thereby characterized in that the bottom (5) is perpendicular to the through the first mentioned focal point through ellipsoidal axis (7) is that the circumference of the bottom at least partly in the shape of an ellipse (11) that two speakers (17, 18) in this Floor are attached that the axes of symmetry of their sound radiation elements run perpendicular to the ground and through the two focal points (F1 ', F2') of the ellipse go through and that the ellipsoid on the one hand through the said, perpendicular to the floor extending axis and on the other hand is defined by the fact that it is defined by the circumference the bottom forming ellipse runs through it.

2. Device according to claim 1, characterized in that the circumference of the bottom (5) is formed by that half-ellipse (11) which lies on the side of the focal points F, ', F2 facing away from the baffle (1) of the entire sound-emitting device, and that this semi-ellipse is followed by two straight lines (23, 24) which run perpendicular to the larger axis (25) of the ellipse and continue to the baffle, while the rear of the reflector is formed by that part of the ellipsoid which is through the semi-ellipse (11) of the floor (5) passes through and opens into surfaces whose generatrices run parallel to the said straight boundary lines (23, 24) of the floor. Considered publications: German Patent Specifications No. 860 815, 940 357.