DE1903661A1

DE1903661A1 - Elektro-akustisches UEbertragungssystem mit einer Anzahl gesonderter UEbertragungskanaele fuer einen Saal

Info

Publication number: DE1903661A1
Application number: DE19691903661
Authority: DE
Inventors: Franssen Nico Valentinus
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-02-01
Filing date: 1969-01-25
Publication date: 1969-09-04
Also published as: AT289227B; SE360538B; FR2001114A1; BE727701A; NL6801448A; CH502045A; CA918080A; GB1259512A; ES363113A1

Description

PHN 2

Dipl-Ing. HORST AU ER ^Ls/ME

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ΑΙ.«β: PHH- 2984 1903661

Anmeldung vom: 24.Januar 1969

Elektro-akustisches Uebertragungssystem mit einer Anzahl gesonderter Uebertragungskanäle für einen Saal.

Zum Beschallen von SSieη ist es bekannt, den von einer Quelle atanmenden Schall mittele eines Mikrophons aufzunehmen, das Signal zu verstärker und darauf mittels mindestens eines Lautsprechers wiederzugeben. Es ist allgemein bekannt, dass die Verstärkung dieses Schalles nicht unbegrenzt erhöht werden kann, da die Rückkopplung dei Lautsprecheranordnung durch den Saal hindurch auf das Mikrophon das Schallübertragungssystem unstabil macht und zu ^schwingungen Anlass gibt.

Ira allgemeinen wird die Verstärkung eines solchen Uebertragungesystems in den Sälen zunächst bis zum Schwingungen erhöht, worauf sie etwa 3 bis 6 dB niedriger eingestellt vird; dabei ist eine !Instabilität so weit unterdrückt, dass sogar eine Färbung des

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Bad

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Klangs im Saal verhütet wird»

Um die Uebertragung dee Schalles zu verbessern, sind verschiedene Verfahren bekannt. Am einfachsten ist es, die Schallquelle näher an das Mikrophon zu bringen, so dass der Pegel des von der Lautsprecheranordnung wiedergegebenden Schallee entsprechend zunimmt. Dies wird z.B. bei "Public Address"-Systemen und bei der Unterhaltungsmusik angewandt. In vielen Feilen ist jedoch die auf diese Weise erzielte Zunahme des Schallpegels ungenügend, oder infolge der Art der Schallquelle ist dieses Verfahren nicht durcl·¹-führbar.

Aus der französischen Patentschrift 712,588 ist ein βlektro-akustisches Uebertragungssyatem bekannt, dessen Verstärkung durch angemessene Modulation 1es Schalles vergrössert wird. Li*3 wird dadurch erreicht, dass das Mikrophon des Systems kontinuierlich bewegt oder ein sich bewegender Gegenstand im Saal vorgesehen wird. Die Uebertragung zwischen Mikrophon und Lautsprecher unterliegt dann stetigen Aenderungen, wodurch nur die mittlere Uebertrapnngakennlirie und nicht die ungünstigsten Werte derselben zu berücksichtigen sind. Ein Nachteil dieses Uebertragungssyateras ist das, dass d e Modulation von den Zuhörern deutlich wahrgenommen werden kann und z.B. bei Mueikwiedergabe sehr stört.

Aus der amerikanischen Patentschrift 3·183.304 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei der im üebertragungakreis alle

° vom Mikrophon empfangenen Schallsignale etwa um 5 Hz in ihres Frequenz to

f~ verschoben werden, wodurch auch hier eine mittlere Uebertragunga-

^ kennlinie d.h. ein höherer Schallpegel im Saal erraicht verds^ ο kann. Dieses System hat den Nachteil, daes die Frequenzverechie%ni?g ⁴^ deutlich hörbar und bei Musik unzulässig ist.

Die Erfindung betrifft ein elektro-akustischss

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system für einen Saal, daa eine Anzahl gesonderter Uebertragungskanäle enthält, die aus je einem oder monieren Mikrophonen bestehen, die durch einen Verstärker mit einem oder mehreren Lautsprechern verbunden sind.

Ein solches System iet aus den britischen Patentschriften 974.701 und 1.-7C.Ö21 bekannt. Dabei ist .ieder SchalJkanal sowohl auf der Mikrophon- als auch auf der Lautsprecherseite mit einem sehr selektiven Filter versehen, so desβ jeder Kanal nur in eirem sehr schneien Frequenzband wirksam ist. Theoretisch umfassen alle K_anäle gemeinsam das gewünschte Herfrequenzgebiet, In der Iraxis ist das Gebiet jedoch auf 30 bis 500 Hz beschrankt. Jeder Kanal ist weiterhin mit einem Phasenkorrekturelement versehen. Die Mikrophone und die Lautsprecher jedes Kanals werden an Stellen mit einer nahezu ortimalen Uebertragung for diejenige Frequenz angeordnet, auf welche der Kanal abgestimmt ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teil des wiederzugebenden Frequenrgebietes aller im Saal'vorhandenen Schallquellen durch mindestens zehn Kanäle übertragen werden, wobei die Schleifenverstärkung jedes Kanals für di« akustische Energie maximal 0,04 beträft.

Unter Schleifenverstärkung wird hier die Verstärkung eines offenen Kanals bei Wirksamkeit aller übrigen Kanäle verstanden.

Die Erfindung beiweckt, einerseits eine höhere Verstärkung

*£ in einem stabilen Uebertrafrungsaystem ohne Beeinflussung der Lage

oo der Frequenzen des eintreffenden Schallsignale zu erreichen und

cd andererseits eine Verlängerung der Nachhallzeit auf ganz andere

—*■ Weise ala bei den erwähnten britischen Patentschriften zu bewerk· ο

Ee wird von der ErwSgunr aueß'-^an/ίβη, dass bei Anwesenheit eines Mikrophone und einen damit durch einen Verstärker gekoppelten

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Lautsprechers in einem Raum die Stabilität Ίβτ so erzeugten Rückkopplung nur wenig durch die Anwesenheit eines zweiten Kanals mit nahezu gleichen mittleren Eigenschaften im gleichen Raum beeinglusBt wird, und dass die Stabilität dieser beidenrtückkopplungskreise nur wenig durch die Anwesenheit eines dritten, nahezu identischen Kanal? beeinflusst wird. Ist das elektro-akustische Uebertragungssyetem auf dies· Weise auf η gesonderte SchallkanSle ausgedehnt, se muss die Verstärkung jedes Kanals zwar etwas verringert werden, aber der Zuhörer im Raum kann den Schall von η Lautsprechern oder ^autsprechergruppen wahrnehmen, was eine erhebliche Schallverstärkung bedeutet.

Nach der Erfindung wird ein zweiter Vorteil erzielt, nämlich die Verlängerung der Nachhallzeit eines Raums, der entweder geschlossen oder nicht auf allen Seiten geschlossen ist, z.B. bei Vorführungen im Freien, «ird in solchen Räumen eine gross« Anzahl von Kanälen mit Mikrophonen und Lautsprechern an mehr oder weniger beliebigen Stellen angeordnet, sofern der Sahall eines Lautsprechers nirgendwo den Zuhörer in dem Raum eher als der direkte Schall einer an einer beliebigen Stelle vorhandenen quelle erreicht, so wird nicht nur der Schallpegel erhöht sondern auch di« Nachhallzeit verlängert. Es wird auf dies« Weise ein diffuses Schallfeld mit grosser Energiedichte erzeugt.

Besonders als Nachhallanlage in einem Saal ist eine to

^ AusfUhrungsform der Erfindung geeignet, die sich dadurch kennzeichnet,

_ω dass die Uebertragungtkanlle in eine oder Mehrere räumlich unterer) >^ schädliche Gruppen unterteilt sind, wobei der mittlere Schalldruck -* Lautsprechers

° jedes/einer Gruppe bei jedem Mikrophon dieser Gruppe nahezu gleich dem Druck an einer beliebigen Stelle in dem von dieser Gruppe bestrichen Teil des Saales ist.

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Der Saal kann aus einem grossen Konzertsaal bestehen, 1er mit einem grossen Bühnenraum solcher Abmessungen versehen ist, dass es auch wünschenswert erscheint, dort einige Kanäle anzubringen. Bit Gesamtzahl von Uebertragyngskanälen ist dann räumlich in Gruppen unterteilt.

Es ist gtinstig, die Unterschiede der akustischen Kopplungen «wischen jedem Mikrophon und jedem Lautsprecher kleiner als 5 dB. zu halten.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Lautsprecher grösstenteils auf den für das Publikum bestimmten Teil des Saals gerichtet, während die Mikrophone grBsstenteils in dem übrigen Teil des Saales vorhanden sind. Die Mikrophone können z.B. über dem Podiunihängen, während die Lautsprecher in i'ora ,von Säulen an der Saalwand angebiacht sind.

Es ist »b'glich, durch ein elefctro-akuetisches Uebertragungasystem nach der Erfindung swei baulieb "nicht miteinander gekuppelte

Sale akustisch miteinander zu koppeln.

Zu diesem Zweck werden bei einigen üabertragungskanälen die Mikrophone jedes Kanals in einem Saal und die Lautsprecher dieses Kanals in dem anderen Saal angeordnet, und von einer annähernd gleich grosser) Anzahl von Uebertragungakanälen werden die Mikrophone und Lautsprecher umgekehrt angeordnet.

Indem einer der SBIe als Nachhalraum ausgebildet wird,

O lässt sich die Nachhallzeit des anderen Saales steigern. (D .

co Sin elektro-akustisches Uebeftragungssystem nach dar

Erfindung enthält eine An«ahl von Uebertragungskanälen mit einer

_o elektrischen Verzögerungsvorrichtung.

*- Es kann weiterhin erwünscht sein, Teile des Hörfrequenzgebietea zusätzlich zu verstärken. Zu diesem Zweck werden

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Uebertragungssystem zusätzliche Kanäle für dieses Frequenzgebiet zugeordnet.

Es iat besonders günstig, jedem Kanal nahezu die gleich« Sohleifenveretörkung zu erteilen, so dass die Heilung erheblich vereinfacht wird.

Dit Erfindung wird an Hand 'ier Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Baum mit einem Uebertragurgssystem nach der Erfindung;

Fig. 2 das gleiche System in einem als Korzertsaal verwendeten Th:atersaal;

Fig, 3 das System in einem Vorlesungssaal und Fig. 4 schematisch zwei akustisch gekoppelte üSle nach

der Erfindung.

In ainern rechteckigen Saal 1 sind schematisch nebeneinander vier üebertiagungskanäle 2, 5, 4 bzw. 5 dargestellt. Jeder Kanal besteht aus einem Mikrophon A, einem Verstärker B und einem Lautsprecher C, die für jeden Kanal nahezu gleich sind.

Je grSseer die Anzahl von Kanälen, umso höher ist die Energiedichte des von dem übertragungssystem erzeugten, diffusen Schallfeldesi Auf dies« Weise wird gleichzeitig· die Nachhallzeit des Saales verlängert. Soll di« Kachhallzeit verdoppelt werden, so hängt die Anzahl de* erforderlichen Kanäle davon ab, wie weit

tan eine bestimmte Färbung des Schalles zulassen will.

Im allgemeinen liegt di« Anzahl zwischen 50 und mo» IJm die Nachhallzeit zu verdoppeln, soll die dem Raus zu;jeflhrte LeisVaag auch verdoppelt werden.

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Beispielt

Ein Symphor.ieorchester strahlt einige Zehn Watt akustischer Energie aus. Die Gesamtza» 1 der Lautsprecher muss in diesem Falle eine elektrische Leistung aufnehmen, die nach Vervielfachung mit dem elektro-akustischen Wirkungsgrad gleich dieser akustischen Leistung ist. Ist diese Leistung etwa 50 W und haben die Lautsprecher eine Leistung vor je 10 W mit 5 ' Wirkungsgrad, so sind 100 Kanal« notwendig und ausreichend um diese Leistung zu liefern.

Di· Einstellung der Verstärker wird durch die ErwSgung bestimmt, dass di« Energieübertragung zwischen Lautsprecher und

Mikrophon jedes Kanals für sich geringer 9ein soll als rr ,

wobei η die AnzaH von Lautsprechern ist.

Ist der Raum ein Freilufttheater, so lassen sich keine Bemessungsv or achriften geben. Die Bemessung muss dann empirisch bestimmt weiden.

Die Anordnung der Mikrophonen und Lautsprecher ist ziemlich beliebig. I-ine Beschränkung liegt darin, dass sie vorzugsweise

nicht in ihren gegenseitigen Hallradien liegen sollen.

Im allgemeinen umfasst jeder Kanal das ganze Hörfrequenzgebiet. Moglicherweise kann in bestimmten Fällen eine zusStliche Verstärkung eines Teiles des Kcrfrequenzgebietes, z.B. des Tieftonteiles, notwendig spin. Su diesem Zweck -v«rden weitere Kanäle vorgeseher.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Konzert- oder Opernsaal 6. Die bei diesen Sf'len meistens stark unterschiedlichen akustischen

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Eigenschaften der Bühne 7 und des Zuschauerraums machen es notwendig, die Kanäle in Gruppen anzuordnen. Eine Gruppe, die meistens aus mehr als 20 Kanälen besteht, die hie_r mit 10 und 11 bezeichnet sind, ist in dem Theaterraum angebracht. Das" Uebertj-aurgssystem dieser Gruppe ist also lediglich im Theaterraum wirksam. Auch hinten im Saal, im Balkonraum θ und im unteren Raum 9» sind gesonderte Gruppen 12, 13, 14 und 17 angeordnet.

Der Theaterraum 7 und der übrige Teil des Saales stehen durch eine Gruppe (1^> und 16) miteinander in Verbindung.

Fig. 3 seigt im Schnitt einen Vorlesunge- oder Theatersaal, in dem eine grosse Anzahl von Kanälen 22, 23, 24 und 25 angebracht ist.

Mit 21 ist das Podium "bezeichnet, wo der Redner steht, üeber dieeem Podium sind alle Mikrophone A aufgehängt. Die Lautsprecher C sind in Form von Lautaprechersäulen längs der Seitenwände angeordnet.

Die Mikrophone sind beliebig über dem Podium angeordnet.

Der Redner kann sich frei auf dem Podium bewegen und auch den Zuhöhern den Kücken zuwenden* dennoch hören die Zuhörer den Redner in gleicher Weise, unabhängig vom Ort des Zuhörers und vom Ort des Redners.

Pig. 4 zeigt schematisch zwei Säle 30 und 31» die durch ein elektro-akustisches übertragungssystem nach der Erfindung akustisch miteinander verbunden sind, wobei der Saal 31 insbesondere ale Nachhallraum dient.

Von einer Anzahl von Kanälen *>2 und 33 befinden eich die Lautsprecher C in dem zu beschallenden Saal 30 und die Mikrophone

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A¹ in dem als Nachhallraura dienenden Saal 31· weiterhin ist ein· gleiche Anzahl von Kanälen 54 und 35 zwischen beiden Sälen vorgesehen, wobei alle Mikrophone A im Saal 30 und alle Lautsprecher C im Saal 31 angeordnet sind.

Di· Anordnung der Mikrophone A und der Lauttprache" C ist, abgesehen von der vorerwähnten Beschränkung, vollkommen beliebig.

Der vom Mikrophon A aufgefangene Schall vird durch di· Kanäle 34 und 35 von den Lautsprechern C¹ im Nachhallraum 31 ausgesandt. Die stark verhallten Schallsignale werden vom Mikrophon A¹ aufgenommen und durch die Kanäle 32 und V3 nach Verstä-kung durch die Lautsprechern C wieder in den Saal abgestrahlt. Die Zuhörer im Saal 30 haben den Eindruck eines erheblich grösseren Raums infolg· der längeren Laufzeit des Nachhalles.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1. El.ektro-akuatiaches Uebertragungssystem für einen Saal, das eine Anzahl gesonderter üebertragungskanäle tnthält, die aus je einem oder mehreren Mikrophonen, die über je einen Verstärker mit einem oder mehreren Lautsprechern verbunden sind, dadurch gekennz"ichnet, dass jeder teil des wiederzugebenden Frequenzgebietes aller im Saal vorhandenen Schallquellen durch mindestens zehn Kanäle Übertragen wird, wobei die Schleifeveratärkung jedes Kanals für akustische Energie maximal 0,04 betraft.

2. Eltktro-akustisches Uebertra^ungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass He Uebertragungskanäle in eine oder nehrere raumlich unterschiedliche Gruppen unterteilt sind, wobei der mittlere Schalldruck jedes Lautsprechers einer Gruppe bei jedem Mikrophon in der Gruppe nahezu gleich dem Druck an einer beliebigen Stelle in iem von dieser Gruppa bestrichenen Teil des Saafe ist.

5. Elektro-akustischee Uebertragungssystem nach Anspruch 2_t

dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschiede zwischen den akustischen Kopplungen zvifichen jedem Mikrophon und jedem zugehörenden Lautsprecher geringer als 5 dB sind.

4. Elektro-akugtisches Uebertragungssy9tem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch .-gekennzeichnet, dass die Lautsprecher grösstenteils auf den für das Publikum bestimmten Teil des

Saals gerichtet Hind und die Mikrorhone sich grösetenteils in dem übrigen Ttil des Saales befinden.

5. Elektro-akustisches Uebertragung9eysterri nach einem des vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei der Saal aus zwei baulich nicht akustisch gekoppelten S81en besteht, dadurch gekannteichnet„

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dass von einigen der UebertragungskanSle die Mikrophone jedes Kanals in einem Saal und die Lautsprecher in dem anderer Saal und von einer annähernd gleich grossen Anzahl von Uebertragungskanäl^n die Mikrorhone und Lautsprecher umgekehrt angeordnet sind.

6. Elektrc-akustisches ^ebertragungaeystem nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass «iner der SSIe als Nachhallraum wirksam ist.

7. Elektro-akuatisches Uebertragungssystem nach einem oder

der vorhergehender Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anzahl von UebertragungskanSlen eine elektrische Verzögerungsvorrichtung vorgesehen ist.

8. Elektro-akustisohee Uebertragungssyatem nach -einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Uebertragungssystem zusBtzlich KänSlβ zugeordnet sind, die lediglich einen Teil des Hi'rfrequcnzgebip tes übertrager.

9. Elektro-akustisches Uebertragungsayatem nach einem der vorhergehenden Anerrüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal nahezu dieselbe Sohleifenveratärkung aufweist.

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