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Schaltungsanordnung zur Schallaufnahme und/oder Schallwiedergabe mit
zwei Wiedergabekanälen und Verfahren zur stereophonischen Schallaufzeichnung Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Schallaufnahme und/oder
Schallwiedergabe mit zwei Wiedergabekanälen, besonders auf eine Anordnung zur stereophonischen
Wiedergabe und ein Verfahren zur stereophonischen Schallaufzeichnung. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, die Raumklangwirkung bei der Wiedergabe zu verbessern
bzw. diese Raumklangwirkung mit Hilfe einfacher einstellbarer Glieder in der Anordnung
zur Schallwiedergabe regelbar zu machen.
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Es ist bereits bekannt, daß man eine erstaunlich naturgetreue stereophonische
Wiedergabe erzielen kann, wenn man einen Kunstkopf mit zwei Mikrophonen, zwei separate
Verstärkerkanäle und zwei Kopfhörer benutzt. Den beiden Ohren des Hörers wird über
die getrennten Kopfhörerteile der von den beiden Mikrophonen aufgenommene Schall
über die beiden Verstärkerkanäle zugeführt. Diese Methode weist den Nachteil auf,
daß bei Bewegungen des Kopfes der Hörer den Eindruck erhält, daß sich der gesamte
Hörraum mitbewegt. Außerdem besteht ein schwerwiegender Nachteil darin, daß der
Zuhörer Kopftelephone tragen muß.
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Es ist auch bereits bekannt, daß in einem Teil des Wiedergaberaumes
nicht allzu weit von seiner Längsmittellinie ein stereophonischer Wiedergabeeindruck
dadurch erzielt werden kann, daß man an der Frontseite des Wiedergaberaumes zwei
Lautsprecher aufstellt, die in derselben Weise wie in der vorherbeschriebenen Anlage
mit den getrennten Verstärkerkanälen verbunden sind. Die Lautsprecher sollen eine
gewisse, ausreichende horizontale Entfernung voneinander haben. Bei der Verwendung
von Anordnungen dieser Art hat sich ergeben, daß im Wiedergaberaum hinsichtlich
des von der Schallquelle auf direktem Wege zu den Aufnahmemikrophonen gelangten
Schalles ähnliche Verhältnisse hergestellt werden können, daß dies aber keineswegs
für den im Aufnahmeraum von den Wänden reflektierten Schall zutrifft. Bei direktem
Zuhören im Aufnahmeraum erhält der Hörer diesen Schall nämlich aus einer anderen
Richtung zugeführt als den auf direktem Wege ankommenden Schall. Der Hörer empfindet
diesen Richtungsunterschied sehr deutlich und vermißt ihn daher in dem Wiedergaberaum,
in welchem der Schall lediglich von der Frontseite des Raumes auszugehen scheint.
Dabei ist unterstellt, daß die Dämpfung an den Wänden des Wiedergaberaumes groß
sei, so daß nicht durch zusätzliche Reflexionen und Nachhall im Wiedergaberaum der
Charakter der Darbietung verändert wird.
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Bei einer bekannten Anordnung zur stereophonischeu Schallübertragung
mittels zweier Signalkanäle wurde der Zweck verfolgt, im Wiedergaberaum Ortsveränderungen
der sekundären Schallquelle in Erscheinung treten zu lassen, welche nicht auf entsprechenden
wirklichen Ortsveränderungen der primären Schallquelle im Aufnahmeraum beruhen.
Außer den direkten, über zugeordnete Verstärker und Pegelregler führenden Verbindungen
zwischen dem linken Mikrophon und dem linken Wiedergabelautsprecher sowie zwischen
dem rechten Mikrophon und dem rechten Wiedergabelautsprecher war in dieser Anordnung
je eine gleichartig aufgebaute zusätzliche Verbindung vom linken Mikrophon zum rechten
Lautsprecher und vom rechten Mikrophon zum linken Lautsprecher vorgesehen. Durch
gegenläufige Pegelregelung in den direkten und den zusätzlichen Verbindungen konnte
damit beispielsweise für eine unbewegliche, in der Nähe des linken Mikrophons befindliche
primäre Schallquelle im Wiedergaberaum der Eindruck einer sich von links nach rechts
bewegenden sekundären Schallquelle hervorgerufen werden. Durch regelbare Beimischung
von mittels räumlich abgesetzter Mikrophone aufgenommenem reflektiertem Schall konnten
die damit gegebenen Trickmöglichkeiten noch verfeinert werden, jedoch war es ersichtlicherweise
weniger der Zweck dieser Anordnung, eine erhöhte Naturtreue der Wiedergabe der tatsächlichen
Schallvorgänge im Aufnahmeraum zu bewirken, als unter bewußtem Verzicht auf das
Prinzip der ungefälschten Nachbildung des primären Schalleindruckes im Wiedergaberaum
und durch technische
Manipulation überraschende Effekte zu erzielen.
Besonders aber war es nicht der Zweck dieser Anordnung, die Wiedergabe der schwer
erfaßbaren räumlichen Reflexionen des Aufnahmeraumes zu verbessern.
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Es ist auch eine Anordnung bekanntgeworden, bei der außer den beiden
nahe der Frontseite des Wiedergaberaumes aufgestellten Lautsprechern weitere Lautsprecher
über die Seitenwände und sogar die Rückwand des Wiedergaberaumes verteilt angeordnet
waren, welche mit verzögerten Signalanteilen gespeist wurden, um die an den Wänden
des Aufnahmeraumes entstehenden Rellexionen im Wiedergaberaum nachzuahmen. Dadurch
ergab sich eine wesentliche Verbesserung der Wiedergabequalität, besonders erhielt
der Hörer im Wiedergaberaum eine Vorstellung über die Art und Größe des Aufnahmeraumes,
die ihm ohne die zusätzlichen Lautsprecher nicht hätte vermittelt werden können.
Er empfand daher auch den Richtungsunterschied des reflektierten Schalles in Gegensatz
zu dem von den beiden an der Frontseite des Raumes befindlichen Lautsprechern ausgestrahlten
Direktschall.
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Obwohl mit der zuletzt beschriebenen bekannten Anordnung recht befriedigende
Ergebnisse erzielt werden konnten, war ihre Anwendung doch auf Fälle beschränkt,
in denen der große Aufwand in Kauf genommen werden konnte, um für besondere Fälle
auch besondere Ergebnisse zu erzielen. Für den allgemeinen Gebrauch kommen derartige
Anordnungen wegen des großen Aufwandes an Lautsprechern und an Verbindungskanälen
nicht in Betracht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine "ähnliche Naturtreue
der Wiedergabe, besonders bei Stereophonie, auf eine wesentlich einfachere Weise
zu erzielen.
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In einer Schaltungsanordnung zur Schallaufnahme und/oder Schallwiedergabe
mit zwei Wiedergabekanälen, besonders für Stereophonie, in welcher vom linken Kanal
zum rechten und vom rechten Kanal zum linken je eine ein Verzögerungsglied enthaltende
Überkreuzverbindung vorgesehen ist, über welche zusammen mit den in beiden Wiedergabekanälen
wirksamen, dem auf direktem Wege von der Schallquelle zu einem Aufnahmeorgan gelangten
Schall im wesentlichen entsprechenden Signalanteilen in jedem der beiden Kanäle
ein von dem anderen Kanal abgeleiteter Signalanteil mit einer Verzögerung zur Wirkung
kommt, ist erfindungsgemäß an je einem Abzweigpunkt der genannten überkreuzverbindungen
erster Ordnung hinter dem Ausgang des Verzögerungsgliedes eine ein Verzögerungsglied
oder ein Glied zur Nachbildung eines Nachhalles enthaltende überkreuzverbindung
zweiter Ordnung angeschlossen und zu demjenigen Kanal zurückgeführt, von dem die
zugehörige Verbindung erster Ordnung ausgeht.
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Es ist zu erwähnen, daß zu einem anderen Zweck, nämlich zur Schaffung
eines für einkanalig empfangende Teilnehmer ohne Qualitätsminderung ausnutzbaren
Stereophoniesignals, eine Anordnung beschrieben worden ist, in der vom linken Kanal
zum rechten und vom rechten Kanal zum linken je eine ein Verzögerungsglied enthaltende
überkreuzverbindung vorgesehen war. Ein nur an einen der beiden Kanäle angeschlossener
Teilnehmer war dadurch nicht auf den Empfang des vom zugehörigen Mikrophon dieses
Kanals aufgenommenen Schalles beschränkt, sondern erhielt mit einer Verzögerung
zwischen 5 und 30 Millisekunden auch ein Signal entsprechend dem von dem Mikrophon
des anderen Kanals aufgenommenen Schall zugeführt. Die Verzögerung wurde dabei so
bemessen, daß bei dem einkanalig angeschlossenen Teilnehmer noch keine Verdoppelung
des Schalleindruckes auftrat und daß bei dem das vollständige Stereophoniesignal
ausnutzenden Teilnehmer der Richtungseindruck wegen der vorherrschenden Orientierung
nach dem zuerst eintreffenden Signal nicht gestört wurde. Da bei dem zugrunde liegenden
Zweck das rechte Signal im linken und das linke Signal im rechten Kanal zur Wirkung
gebracht werden sollte, wäre es sinnlos, mittels überkreuzverbindungen zweiter Ordnung,
wie sie bei der Anordnung nach der Erfindung vorgesehen sind, dem rechten Kanal
noch einmal das rechte und dem linken Kanal noch einmal das linke Signal zuzuführen.
Die Verwendung solcher überkreuzverbindungen höherer Ordnung wurde daher durch diese
bekannte Anordnung nicht nahegelegt.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung haben die Überkreuzverbindungen,
welche Verzögerungsglieder oder gegebenenfalls Glieder zur Nachbildung eines Nachhalles
enthalten, den Zweck, wegen klanglicher Mängel eines Aufnahmeraumes fehlende oder
zu schwache oder nicht in dem gewünschten Zeitablauf erfolgende oder aus anderen
Gründen nicht erfaßbare Schallrückwürfe von den Wänden durch elektrische Mittel
mit hoher Naturtreue, bezogen auf die entsprechenden Vorgänge in einem idealen Aufnahmeraum,
nachzubilden. Wie man sich die Wirkung der Anordnung nach der Erfindung erklären
kann, wird später unter Bezugnahme auf die Zeichnung dargelegt werden.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung können außer den erwähnten Überkreuzverbindungen
erster und zweiter Ordnung zur weiteren Verbesserung der den Eindrücken in einem
Raum guter Hörsamkeit nachgebildeten Wiedergabe weitere überkreuzverbindungen dritter
und gegebenenfalls höherer Ordnung vorgesehen sein, welche jeweils von dem bezeichneten
Abzweigpunkt hinter dem in der Verbindung mit um eine Einheit niedrigerer Ordnung
enthaltenen Verzögerungsglied ausgehen und zu dem Kanal, von dem die letztgenannte
Verbindung ausgeht, zurückgeführt sind. Dabei enthalten auch die Überkreuzverbindungen
dritter und gegebenenfalls höherer Ordnung je ein Verzögerungsglied, welches in
den überkreuzverbindungen höchster vorkommender Ordnung durch je ein Glied zur Nachbildung
eines Nachhalles vertreten wird. ' Es hat sich ergeben, daß besonders gute Wirkungen
erzielt werden, wenn die Verzögerungsglieder wenigstens eines Paares von Überkreuzverbindungen
für eine Verzögerung von mehr als 30 Millisekunden bemessen sind. Zur Anpassung
des Klangbildes an die Verhältnisse von fiktiven Aufnahmeräumen verschiedener Größe
ist es zweckmäßig, die Verzögerungsglieder einstellbar auszubilden, um dadurch die
geeignete Verzögerung nach Bedarf wählen zu können.
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Die überkreuzverbindungen höherer Ordnung wie auch die Verbindungen
erster Ordnung können je ein Glied zur Einstellung der innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiches
im wesentlichen frequenzunabhängigen Verstärkung bzw. Dämpfung und vorzugsweise
ein Filter mit in diesem Bereich liegender veränderbarer Durchlaßkurve und in übertrabwngseinrichtung
darauffolgend ein nur in dieser Richtung übertragendes
Glied, beispielsweise
einen Verstärker, enthalten. Für die erwähnten Glieder zur künstlichen Erzeugung
eines Nachhalles sind Ausführungsformen in der Fachliteratur beschrieben, so daß
sie hier grundsätzlich als bekannt vorausgesetzt werden können. Sie können aus rein
elektrischen Elementen oder unter Einschluß elektrisch-mechanischer Wandler auch
mit Zwischenschaltung mechanischer oder akustischer Übertragungsglieder ausgebildet
sein.
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Wenn es sich bei den dem Direktschall entsprechenden Signalanteilen
der beiden Kanäle um koordinierte Stereophoniesignale handelt, können die Verzögerungszeiten
in den überkreuzverbindungen gleicher Ordnung im wesentlichen gleich bemessen sein.
Die Anwendung der Erfindung ist jedoch keineswegs auf den Fall von Stereophoniesignalen
beschränkt. Es hat sich ergeben, daß eine überraschende Wirkung auch dann erzielt
werden kann, wenn die dem Direktschall entsprechenden Signalanteile der beiden Kanäle
identisch sind. Werden dann die Verzögerungszeiten in den überkreuzverbindungen
niederster Ordnung untereinander verschieden bemessen, so ergibt sich ebenfalls
eine bedeutende Verbesserung des Raumklangeindruckes der durch die Nachahmung des
von den Wänden des Aufnahmeraumes reflektierten Schalles dazu führt, daß der Hörer
wie im Falle der echten Stereophonie Signalanteile empfindet, deren Herkunft außerhalb
der Verbindungsgeraden der beiden Wiedergabelautsprecher geortet wird. Es tritt
also sowohl im Falle des Ausgehens von echten Stereophoniesignalen als auch im Falle
der Verwendung eines auf zwei Kanäle verteilten, monaural aufgenommenen Signals
die erwünschte Verbesserung der Raumklangwirkung und der bemerkenswerte Effekt der
»Basisverbreiterung« auf.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, in welchem der Aufbau einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Mit 1 und 2 sind die Eingangsklemmen
zweier Wiedergabekanäle bezeichnet, welche über die Verstärker 3 und 4 zu den Lautsprechern
5 und 6 führen. Diese Lautsprecher werden in an sich bekannter Weise in angemessener
Entfernung voneinander an der Frontseite eines Wiedergaberaumes mit rechteckiger
Grundfläche aufgestellt. Über die Schalter 7 und 8 können, wie gezeichnet, mit den
Klemmen 1 und 2 die Mikrophone 9 und 10 in Verbindung gebracht werden. Diese Mikrophone
können in an sich bekannter Weise an einem sogenannten Kunstkopf, und zwar an der
Stelle der Ohren, angebracht sein. Über die Schalter 7 und 8 kann aber auch wahlweise
mit den Klemmen 1 und 2 ein einzelnes Mikrophon 11 verbunden werden.
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Selbstverständlich kann an Stelle der Mikrophone auch jede andere
Anordnung mit den Klemmen 1 und 2 verbunden werden, die entweder zwei koordinierte
Stereophoniesignale wie die Mikrophone 9 und 10 oder ein monaural aufgenommenes
Signal wie das Mikrophon 11 abzugeben imstande ist. Die mit den Klemmen 1 und 2
in Verbindung stehende Anordnung nach der Erfindung kann also beispielsweise auch
an ein Gerät zur Schallplattenwiedergabe für monaurale oder binaurale Reproduktion
angeschlossen werden. Ebenso ist es möglich, die Anordnung mit den Klemmen 1 und
2 an den Ausgang eines Rundfunkempfangsgerätes für stereophonische Sendungen oder
für Einkanalsendungen anzuschließen. Wie das Schaltbild zeigt, ist von einem Abzweigpunkt
zwischen der Klemme 1 und dem Eingang des Verstärkers 3 bzw. zwischen der Klemme
2 und dem Eingang des Verstärkers 4 eine Übertragungsleitung zu dem anderen Kanal
hinübergeführt und an diesen hinter dem Ausgang des Verstärkers 3 bzw. 4 angeschlossen.
Diese beiden überkreuzverbindungen erster Ordnung enthalten einige Übertragungsglieder
zur Beeinflussung der Laufzeit, der Dämpfung bzw. der Verstärkung und des Frequenzganges
sowie hinter diesen Gliedern ein weiteres Glied, welches lediglich in der gewünschten
Übertragungsrichtung wirksam ist, nämlich den Verstärker 16 bzw. 16'. Die wichtigsten
der genannten Glieder zur Beeinflussung der Übertragungseigenschaften der überkreuzverbindungen
sind die Glieder 13 und 13', in denen eine Zeitverzögerung t1 bzw. t1' hervorgerufen
wird. Wie später noch zu erläutern ist, wird durch die über die Überkreuzverbindungen
erster Ordnung geleiteten Signalanteile eine Wandreflexion erster Ordnung nachgeahmt.
Aus dieser Aufgabe ergibt sich unmittelbar die Größe der in den Gliedern 13 bzw.
13' hervorzurufenden Verzögerung. Sie mag im normalen Falle etwa der für das Durchlaufen
einer Wegstrecke von 10 m erforderlichen Zeit, also etwa dem Wert von 30 Millisekunden,
entsprechen. Im allgemeinen dürfte es für eine befriedigende Wirkung genügen, wenn
diese Glieder eine festeingestellte Verzögerung hervorrufen. Wünscht man das System
noch anpassungsfähiger zu gestalten und längere Laufzeiten für die nachgeahmte erste
Wandreflexion einstellen zu können, so ist es durchaus vorteilhaft, an Stelle der
Glieder 13 und 13' solche mit einstellbarer Verzögerung zu benutzen. Übertragungselemente,
mit denen Laufzeiten der genannten Größenordnung ohne wesentliche Verzerrung der
Kurvenform innerhalb des in Betracht kommenden Arbeitsfrequenzbereiches erzielt
werden können, sind der Fachwelt zur Genüge bekannt, so daß hier auf eine spezielle
Beschreibung derartiger Elemente verzichtet werden kann.
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Auf die Elemente 13 bzw. 13' folgen in den überkreuzverbindungen die
Glieder 14 bzw. 14', mit denen eine einstellbare Dämpfung bewirkt werden kann. Beispielsweise
können diese Glieder durch als Querglieder in die Übertragungsleitung eingeschaltete
einstellbare ohmsche Widerstände gebildet werden. Schließlich folgen in der Kette
der übertragungsglieder die Elemente 15 und 15', welche einstellbare Filter enthalten,
mit denen gewünschte Frequenzgänge der Übertragung erzeugt -werden können. Da, wie
schon gesagt, durch die über die überkreuzverbindungen erster Ordnung übertragenen
Signalanteile die Wandreflexionen erster Ordnung nachgeahmt werden, kann durch die
Glieder 14, 14' und 15,15' sowohl die Reflexionsfähigkeit dieser Wand als auch der
Frequenzgang einer solchen Reflexionsfähigkeit in der elektrischen Nachbildung des
Schallrückwurfes nach Belieben geändert werden.
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Die überkreuzverbindungen erster Ordnung weisen vor den Eingängen
ihrer Verstärker 16 und 16' Abzweigpunkte auf, an welche die überkreuzverbindungen
zweiter Ordnung angeschlossen sind. Diese Verbindungen sind im Prinzip mit ähnlichen
Regelgliedern versehen, wie sie auch in den überkreuzverbindungen erster Ordnung
enthalten sind. Das Schaltbild zeigt aufeinanderfolgend die Verzögerungsglieder
17 und 17' für eine Verzögerung t.2 bzw. t.', die Dämpfungsregler 18 und 18' und
die
Filter von einstellbarer Durchlaßkurve 19 bzw. 19'. Auf diese
Kette folgen die Verstärker 20 und 20'.
Die überkreuzverbindungen zweiter
Ordnung führen nun jeweils zu dem Kanal zurück, von dem die überkreuzverbindungen
erster Ordnung ausging.
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Die Verbindungen zweiter Ordnung dienen dazu, Schallrückwürfe an den
Wänden des Aufnahmeraumes, und zwar solche zweiter Ordnung, nachzuahmen. Die Verzögerungszeiten
t., und tz liegen in derselben Größenordnung wie die Verzögerungswerte t, und t,.
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Es wäre nun durchaus möglich, die Kette der Überkreuzverbindungen
zur Wiedergabe von Schallrückwürfen höherer Ordnung in derselben Weise weiter fortzusetzen.
Praktische Versuche haben aber ergeben, daß eine getrennte Nachahmung von Schallrückwürfen
höherer als der zweiten Ordnung keine zusätzlichen Vorzüge mehr bringt. Weitere
Wandreflexionen können daher durch Hallglieder innerhalb der Überkreuzverbindungen
dritter Ordnung zusammengefaßt werden. Solche Hanglieder sind daher in Fig. 1 in
den überkreuzverbindungen dritter Ordnung vorgesehen und mit 21 bzw. 21' bezeichnet.
Als Hallglieder geeignete Elemente sind der Fachwelt ebenfalls. bekannt, so daß
hier auf eine spezielle Beschreibung verzichtet werden kann. Es können in an sich
bekannter Weise an dieser Stelle wirkliche Hauräume mit Lautsprecher und Mikrophon
als Kopplungselement oder auch elektrische Nachahmungen solcher Hauräume benutzt
werden.
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Bekannt sind auch akustisch-mechanische Hanglieder, bei denen mit
Hilfe eines elektrisch-mechanischen Wandlers die Schallschwingungen auf ein mechanisches
17bertragungsglied gekoppelt werden, an dessen Ende wiederum durch einen mechanisch-elektrischen
Wandler das ankommende, verhallte Signal abgenommen und über erforderlichenfalls
vorgesehene Verstärker dem zu beeinflussenden Wiedergabekanal zugeleitet wird. Hierzu
wird auf die Veröffentlichung in der Zeitschrift »Radio Mentor«, 1960, Heft 10,
S. 776 und 778, hingewiesen.
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Zahlreiche Hörversuche mit unbeeinflußten Personen haben ergeben,
daß sich durch die Erfindung eine wesentliche Verbesserung des Klangbildes erreichen
läßt. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, von stereophonischen oder monauralen
Schallaufnahmen auszugehen, welche im wesentlichen nur aus dem von dem Aufnahmemikrophon
bzw. den beiden Aufnahmemikrophonen aufgenommenen Direktschall aufgebaut sind. Durch
die mit der Erfindung ermöglichte Vortäuschung von Wandreflexionen und ihrer Einspeisung
in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise von dem einen in den anderen Kanal ergibt
sich eine überraschende Raumwirkung. Dies konnte besonders durch eine Prüfschallplatte
belegt werden, bei der in einem Musikstück aufeinanderfolgend Teile der stereophonischen
Aufnahme nur aus dem Direktschall aufgebaut waren, während in darauffolgenden Teilen
Wandreflexionen entsprechend der Methode nach der Erfindung durch eine, Anordnung
nach Fig. 1 hinzugefügt waren.
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Beim Übergang von dem einen zum anderen Teil der Aufnahme empfindet
der Hörer in überraschender Weise auch eine scheinbare Verbreiterung der Lautsprecherbasis;
er nimmt plötzlich Schallanteile aus Richtungen seitlich dieser Basis wahr, so daß
die Illusion entsteht, daß die künstlich beigefügten Wandreflexionen tatsächlich
aus einer anderen Richtung kommen als die von denselben Lautsprechern wiedergegebenen
Signale entsprechend dem Direktschall. Diese Erscheinung hängt offensichtlich mit
dem noch nicht völlig geklärten Vorgang räumlichen Hörens zusammen und scheint darauf
zu beruhen, daß der Hörer sich die Information über die Richtung des Schalleinfalles
aus den Phasenunterschieden zwischen dem Direktschall, der ersten, zweiten usw.
Wandreflexion bildet.
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Die günstige Wirkung der Erfindung schafft die Möglichkeit, bei Wiedergabeanordnungen
die Lautsprecherbasis ohne Einbuße an Raumwirkung zu verkleinern. Dies hat besondere
Bedeutung, weil es oft als Nachteil von Anordnungen für stereophonische Wiedergabe
empfunden wird, daß die Wiedergabelautsprecher einen verhältnismäßigen großen Abstand
voneinander haben müssen. Häufig setzt schon die geringe Größe des Wiedergaberaumes
diesem Bestreben eine enge Grenze. Auch monaurale Aufnahmen können in der Weise
der Erfindung verbessert werden, indem die Zeiten t1 und tl' verschieden gewählt
werden. Versuche haben ergeben, daß sogar in diesem Falle die Herkunft der künstlich
eingefügten Schallrückwürfe außerhalb der Basis der Lautsprecheraufstellung geortet
wird. Mit Hilfe der Erfindung kann daher die gewöhnliche einkanalige Wiedergabe
von Rundfunkgeräten verbessert werden. Eine Anordnung nach der Erfindung ist daher
hervorragend zum Einbau in Rundfunkempfänger geeignet. Aber auch ältere, nicht völlig
befriedigende stereophonische Schallplattenaufnahmen können durch die Anwendung
der Erfindung verbessert werden.
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Die Vorgänge beim räumlichen Hören sind bekanntlich sehr verwickelt
und noch nicht restlos. erforscht. Daher kann auch für die überraschende Wirkung
der Erfindung noch keine in allen Einzelheiten schlüssige und völlig befriedigende
Erklärung gegeben werden. Trotzdem soll an Hand von Fig. 2 erläutert werden, wie
man sich nach heutigem Wissen diese Zusammenhänge vorstellen kann. In Fig. 2 ist
der Grundriß eines rechteckigen Aufnahmeraumes mit den Seitenwänden 28 und 28' sowie
der Frontwand 29 dargestellt. Das nahe der Frontwand 29 eingezeichnete Rechteck
30 bezeichnet den Teil der Grundfläche, auf welchem sich die Schallquellen, also
etwa die verschiedenen Instrumente eines Orchesters, befinden sollen. Besonders
werden zwei Schallquellen nahe den Enden dieses Rechtecks betrachtet, die mit 22
und 22' bezeichnet sind. Es sei angenommen, daß sich der fiktive Zuhörer auf der
Längsmittellinie des Raumes etwa zwischen dem ersten und zweiten Drittel seiner
Länge befinde. An dieser Stelle ist in Fig.2 der Kunstkopf 12 mit den an Stelle
der Ohren vorhandenen Mikrophonen 9 und 10 angedeutet.
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Betrachtet man den von der Quelle 22 ausgehenden Schall, so gelangt
der Direktschall auf dem Wege 23, der mit doppelten Linien dargestellt ist, vorzugsweise
zum linken Ohr des Hörers bzw. zu dem diesem Ohr entsprechenden Mikrophon 9. Auf
dem mit unterbrochenen Linien eingezeichneten Weg 24 gelangt Direktschall
- allerdings geschwächt durch die Abschirmwirkung des Kopfes - auch zu dem rechten
Ohr bzw. dem diesem entsprechenden Mikrophon 10. Dieser zum rechten Ohr gelangende
Direktschall sei in der hier anzustellenden Betrachtung außer acht gelassen, da
es sich gezeigt hat, daß die durch diesen Anteil des Direktschalles gegebene Information
für das räumliche Hören nicht von wesentlicher Bedeutung
ist. Wahrscheinlich
liegt hier ein übardeckungseffekt durch den mit größerer Stärke und etwas früher
am linken Ohr des Hörers über den Weg 23 eintreffenden Direktschall vor. Selbstverständlich
soll damit nicht bestritten werden, daß an sich die Ortbarkeit der Quelle 22 auf
Grund des Direktschalles allein, also beispielsweise im freien Raum, sich aus den
Intensitätsverschiedenheiten und Phasendifferenzen der über die Wege 23 und 24 ankommenden
Schalleindrücke ergibt.
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Wäre dieser Direktschall am Ohr des Hörers allein vorhanden, so bekäme
dieser Hörer keine Information und damit auch keine Vorstellungsmöglichkeit über
die Art des Raumes, in dem er sich befindet. Er müßte vielmehr den Eindruck gewinnen,
daß die Schallquelle 22 sich in einem unbegrenzt großen Raum befindet, an dem keine
Wandreflexionen auftreten. Die Vorstellung der Größe und Art des Raumes, in dem
die Schallquelle wirksam ist, ergibt sich also erst aus der Wahrnehmung von Wandreflexionen.
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Es können nun Wandreflexionen auf verschiedenen Wegen zum Hörer zustande
kommen, von denen nicht alle dieselbe Bedeutung für die Erkenntnismöglichkeit der
Art und Größe des Raumes besitzen, sondern sehr verschiedene Wertigkeiten für diese
Information haben. Hierauf beruht auch die Anordnung nach der Erfindung. Es sei
zunächst die von der linken Schallquelle 22 über die rechte Raumbegren-Zungswand
28' zum rechten Ohr des Hörers bzw. Zum Mikrophon 10 gelangende Wandreflexion erster
Ordnung betrachtet. Dieser Weg ist in Fig. 2 seiner Wichtigkeit entsprechend ebenfalls
mit doppelten Linien eingezeichnet. Von der Quelle 22 gelangt Reflexionschall auch
auf dem mit unterbrochenen Linien eingezeichneten Wege 26 über die linke Begrenzungswand
28 zum linken Ohr bzw. zum Mikrophon 9. Dieser Reflexionsschall ist aber für die
Erzeugung einer Vorstellung von der Art und Größe des Raumes offenbar längst nicht
von derselben Bedeutung wie der über den Weg 25 gelaufene Reflexionsschall. Man
kann sich dies so erklären. daß infolge der geringeren Laufzeitdifferenz des Weges
26 gegenüber dem Wege 23 und wegen des Eintreffens an demselben Ohr des Hörers,
wo auch der über den Weg 23 gelaufene Direktschall eintrifft, eine Art Überdeckungseffekt
vorliegt. Der über den längeren Weg 25 zum rechten Ohr des Hörers kommende Reflexionsschall
wird aber sehr deutlich als solcher empfunden und ist daher imstande, eine deutliche
Raumvorstellung zu bilden.
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Diese Erkenntnis wird für die Nachbildung der Raumreflexionen ausgenutzt,
indem die über die rechte Raumwand 28' zurückkehrende Schallenergie durch Einspeisung
einer vom linken Kanal abgezweigten Signalenergie in den rechten Kanal nachgeahmt
wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, führen die Verbindungsleitungen von den Mikrophonen
9 und 10 zu den Lautsprechern 5 und 6 der Fig. 1. Durch die Schaltung nach Fig.
1 wird also innerhalb der Überkreuzverbindungen erster Ordnung der Schallrückwurf
über den Weg 25 (bzw. über einen Weg 25' von der Schallquelle 22' über die linke
Raumwand 28 zum linken Mikrophon 9) nachgeahmt.
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In ähnlicher Weise läßt sich die Wirkung auch für die Raumreflexionen
zweiter Ordnung erläutern. Zu diesem Zweck ist ein von der Schallquelle 22 ausgehender
Schallweg 27 eingezeichnet, der zunächst eine Reflexion an der rechten Raumwand
28' und sodann eine weitere Reflexion an der linken Raumwand 28 erfährt. Auf diesem
Wege kommt der Schall mit einer entsprechend größeren Verzögerung und nach dem Abklingen
des zu dem gleichen Schallereignis gehörenden, über den Weg 23 angekommenen Eindruckes
bei dem linken Ohr des Hörers bzw. dem Mikrophon 9 an. Der durch die Nachahmung
der ersten Wandreflexion erzeugte Eindruck über den Raum verdichtet sich beim Hörer
durch das koordinierte Eintreffen des zweiten Reflexionssignals auf der gegenüberliegenden
Seite. Man erkennt, daß es durchaus möglich sein muß, durch die elektrische Nachahmung
der Reflexionen in der durch die Erfindung angegebenen Weise beim Hörer einen überzeugenden
Raumeindruck hervorzurufen. Auf Grund der in richtiger Weise koordinierten Phasenunterschiede
zwischen dem Direktsignal und den reflektierten Signalen erster und höherer Ordnung
und zusammen mit dem Wechsel der Seiten zwischen dem jeweils zugeordneten ersten
und zweiten Reflexionssignal ergibt sich eine ganz überraschende Wirkung. Besonders
fällt es dabei auf, daß der reflektierte Schall auch von den Seiten des Wiedergaberaumes
zu kommen scheint, wo sich gar keine Lautsprecher befinden. Hierin liegt ein wesentlicher
Vorteil der Anordnung nach der Erfindung gegenüber solchen bekannten Anordnungen,
bei denen zur Nachahmung des Reflexionsschalles an den Seitenwänden zusätzliche
Lautsprecher angebracht werden mußten.
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Für die gewünschte Wirkung genügt es im allgemeinen, wenn die Reflexionssignale
erster und zweiter Ordnung den Wiedergabekanälen über die in Fig. 1 dargestellten
Überkreuzverbindungen erster und zweiter Ordnung zugeführt werden. Die weiteren
Wandreflexionen können durch einen künstlichen Nachhall dargestellt werden, der
in Fig. 1 durch die Überkreuzverbindungen dritter Ordnung geliefert wird. Mit Hilfe
der dargestellten Hallglieder werden die restlichen, über die zweite Ordnung hinausgehenden
Reflexionen gewissermaßen miteinander verschmiert, wobei keine Phasenunterschiede
mehr empfunden werden können. Es hat sich gezeigt, daß durch diese zusammenfassende
Behandlung der Reflexionen höherer Ordnung der durch die Erfindung gewonnene Vorteil
nicht beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung läßt sich nicht nur bei der Schallwiedergabe zur Verbesserung
des Eindruckes bereits aufgezeichneter oder in elektrische Größen umgewandelter
Schallenergie verwenden, sondern auch mit besonderem Vorteil bei der Aufnahme von
Originaldarbietungen zum Zwecke der Aufzeichnung oder Umwandlung in elektrische
Signale. Man kann dabei nämlich in Räumen mit großer Dämpfung und geringem Reflexionsvermögen
der Wände arbeiten und die fehlenden Reflexionen sowie den Hall in der Weise der
Erfindung in gewünschter Beschaffenheit elektrisch einfügen.