DE19601786C2 - Verfahren und Vorrichtung zur pneumatischen Gehörkurven-Linearisierung bei der Wiedergabe von Musik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur pneu­ matischen Gehörkurven-Linearisierung bei der Wiedergabe von Musik, bei dem die einem Verstärker von einer vorge­ ordneten Musikquelle zugeleiteten Musiksignale mindestens einer aus mindestens einem Lautsprechern bestehenden Wie­ dergabeeinheit lautstärkegeregelt zugeführt werden sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, daß die Nichtlinearität des menschlichen Gehöres im Bereich geringer Lautstärken der Grund für das häufig als unbefriedigend empfundene Hörer­ lebnis bei der Wiedergabe von Musik mit geringen Pegeln ist. Dies hängt damit zusammen, daß das menschliche Ge­ hör bei geringen Lautstärken nicht linear ist, so daß die unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich laut wahrge­ nommen werden. So benötigt beispielsweise ein 1 kHz-Ton ei­ nen Schalldruck von etwa 40 dB, um mit einer Lautstärke von 40 Phon, das in etwa dem Geräuschpegel einer leisen Musikwiedergabe entspricht, wahrgenommen zu werden. Um den gleichen Lautstärkeeindruck bei 50 Hz zu erzielen wer­ den aber bereits etwa 65 dB benötigt, was, bezogen auf einen 1 kHz-Ton, dem Geräuschpegel eines Staubsaugers ent­ spricht. Ist also bei geringen Pegeln eine Erhöhung um etwa 25 dB notwendig um den gleichen Lautstärkeeindruck zu erreichen, so sind es bei größeren Lautstärken von beispielsweise 70 dB weniger als 15 dB erforderlich, d. h., die Linearität des Gehörs nimmt bei größeren Lautstärken zu. Entscheidend für das Hörempfinden ist es aber, daß bei einer Musikwiedergabe mit geringen Lautstärken der Baßbe­ reich teilweise unterhalb der Hörschwelle liegt, also gar nicht mehr wahrgenommen wird.

Ein geläufiges Verfahren zur Kompensation ist die gehör­ richtige Lautstärkeneinstellung. Dabei werden dem Ver­ stärker tiefe Frequenzen mit einem erhöhten Pegel zugeführt, was als Folge mehr Energie im Baßbereich bedeutet und somit zu einem verstärkten Schalldruck im unteren Frequenzbereich führt. Dieser technische Trick wirkt der vorerwähnten Nicht­ linearität des menschlichen Gehörs entgegen, indem man dessen Unempfindlichkeit für geringe tieffrequente Schall­ drücke kompensiert. Das Klangbild wird dadurch als "voller" und angenehmer empfunden. Diese Vorgehensweise läßt jedoch unberücksichtigt, daß die verschiedensten Faktoren, wie Akustik des Raumes, Aufstellung und Wirkungsgrad der Laut­ sprecher sowie der Verstärkungsfaktor, Einfluß auf das Wie­ dergabeergebnis nehmen.

Eine andere Möglichkeit, die Nichtlinearität des Gehörs auszugleichen, besteht im Einsatz von großvolumigen Lautsprechern, die mit hohem Wirkungsgrad bereits bei kleiner Lautstärke einen verhältnismäßig großen Schall­ druck im Tieftonbereich erzeugen. Ausführungen als Baß­ reflex oder Hornlautsprecher kommen hier häufig zur An­ wendung. Im Wohnbereich sind derartige Lautsprecher je­ doch überdimensioniert und neigen zum Dröhnen und zu überhöhten Baßdrücken bei mittleren und großen Laut­ stärken. Das gleiche gilt auch für den Einsatz von so­ genannten Equalizern, die eine Lösung für geringe Laut­ stärken darstellen, bei größeren Lautstärken jedoch un­ weigerlich zur Übersteuerung von Verstärkern und zur Überlastung von Lautsprechersystemen führen. Um dies zu vermeiden, ist bei jeder Änderung der Lautstärke zwangsläufig eine Anpassung der Klangeinstellungen not­ wendig.

Die häufig im Wohnbereich eingesetzten kompakten Laut­ sprecher stellen einen optimalen Kompromiß von akzeptabler Größe und guter Leistung dar. Dabei gibt es Lautsprecher­ systeme, die den gesamten Frequenzbereich hervorragend wiedergeben. In der Praxis ergibt sich jedoch bei niedri­ gen Lautsprechern ein unbefriedigendes Hörerlebnis bei diesen Lautstärken, was auf die bereits erwähnte Nichtli­ nearität des menschlichen Gehörs zurückzuführen ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in den meisten Haushalten fast 90% der Zeit Musik nur mit leisen Pegeln gehört wird, was dieser Betriebsart eine besondere Bedeutung gibt. Der Ver­ such, das Defizit an Klangerlebnis durch eine Erhöhung der Lautstärke zu beseitigen, wird sofort als störend empfunden und ist insbesondere bei Ansagen und Werbeeinblendungen nicht akzeptabel.

Aus JP 4-326 294 A2 ist die besondere Ausgestaltung einer Fre­ quenzweiche bekannt, durch die die Übersteuerung bzw. das An­ steigen des Ausgangspegels im Bereich der Übernahmefrequenz vermieden werden soll. Hier werden die von einer Musikquelle stammenden Signale einer Frequenzweiche zugeführt, die aus ei­ nem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter besteht. Sowohl an den Tiefpaßfilter als auch an den Hochpaßfilter schließt sich jeweils ein getrennter Verstärker an. Jeder Verstärker besitzt eine getrennte Ausgangsleitung, über die ein sogenanntes Haupt­ signal frequenzmäßig voneinander getrennten Lautsprechern zuge­ führt wird. Aus den zu den Verstärkern führenden Leitungen wer­ den Signale ungeregelt abgenommen, die als Tiefpaßsignale und Hochpaßsignale zu bezeichnen sind. Die abgenommenen Tiefpaß- und Hochpaßsignale werden über getrennte Schaltungsanordnungen, die jeweils aus einem Filter und einem Generatormittel beste­ hen, dem jeweiligen Verstärker als korrigierende Signale zuge­ führt. Von den beiden frequenzmäßig getrennten Verstärkern ge­ hen dann die entsprechend korrigierten Hauptsignale an die ebenfalls frequenzmäßig getrennten Lautsprecher.

Aus der DE-OS 25 22 167 ist ein Baßhilfstonverstärker bekannt, der in eine Wiedergabeanordnung eingebaut ist. Hier geht es darum, im Baßbereich einen hohen Schallpegel zu erhalten. Um dies zu erreichen, ist es unbedingt erforderlich, den Pegel am Verstärker als geregeltes Signal abzunehmen, damit das Verhält­ nis des Hauptlautsprechers zum Zusatzlautsprecher bei jeder Lautstärke bestehen bleibt. Eine pneumatische Gehörkurven- Linearisierung findet hier nicht statt. Auch die bisher allge­ mein übliche elektronische Gehörkurven-Linearisierung ist hier nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur pneumatischen Gehörkurven-Linearisierung bei der Wiedergabe von Musik aufzuzeigen, bei dem in einfachster Weise und ohne besonderen Aufwand auch bei geringen Lautstärken die tiefen Töne und damit der Baßbe­ reich gut wahrnehmbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorge­ schlagen, daß von dem Verstärker ein getrenntes Signal un­ geregelt abgenommen, dasselbe als Hilfsbaßsignal für einen Tiefton-Frequenzbereich aufbereitet, anschließend minde­ stens einer zusätzlichen Tiefton-Lautsprechereinheit zuge­ führt und von derselben mit einem voreinstellbaren Pegel reproduziert wird.

Durch eine derartige Maßnahme kann in dem Raum, in dem die Musik wiedergegeben und gehört wird, ein zusätzlicher Tieftonpegel reproduziert, der gerade so hoch ist, daß er als angenehm und der Lautstärke der mittleren und hohen Frequenzen entsprechend empfunden wird. Mit diesem beson­ deren, zusätzlichen Schallanteil wird genau der Bereich aufgefüllt, den das menschliche Ohr normalerweise bei sol­ chen Lautstärken als zu schwach empfindet oder gar nicht aufnehmen würde, wenn er auf herkömmliche Weise und nur von den üblichen Lautsprechern bzw. Lautsprechereinheiten wiedergegeben wird. Dies bedeutet, daß es durch dieses Verfahren jetzt passend zu gewünschten kleinen Hörpegeln einen hörbaren und als gleich stark empfundenen Baßpegel gibt. Das Hilfsbaßsignal wird in seinem Pegel nur einmal und zwar in Abhängigkeit von der Wiedergabeeinheit, der Räumlichkeit und der Hörgewohnheit, also subjektiv, einge­ stellt. Die Gefahr einer Übersteuerung der zusätzlichen Tiefton-Lautsprechereinheit besteht nicht. Die Anforderun­ gen an eine solche zusätzliche Tiefton-Lautsprechereinheit und die benötigte Leistung sind verhältnismäßig gering.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 9 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Da­ bei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Schalldruck/Frequenz-Diagramm ohne Hilfsbaß­ signal und

Fig. 3 das Diagramm der Fig. 2 mit einem Hilfsbaßsignal,

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Vorrichtung gezeigt, die der pneumatischen Gehörkurven-Linearisierung bei der Wiedergabe von Musik dient. Diese Vorrichtung besteht zu­ nächst aus einer Musikquelle 1, die ein Tuner, ein Schall­ plattenspieler, ein Kassettengerät oder ein CD-Player sein kann. Diese Musikquelle 1 ist über eine Leitung 2 mit einem Verstärker 3 verbunden, dem die Musiksignale zugeführt wer­ den. Von dem Verstärker 3 werden die Musiksignale über Lei­ tungen 4, 5 zwei Wiedergabeeinheiten 6, 7 zugeleitet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus jeweils zwei nur angedeuteten Lautsprechern 8, 9 bestehen. Die Wiedergabe­ einheiten 6, 7 strahlen die Musik nun in einem über den Verstärker 3 einstellbaren Lautstärkepegel ab.

Hinsichtlich der Diagramme der Fig. 2 und 3 wird darauf hingewiesen, daß dieselben auf ihrer x-Achse die Frequenz f und auf ihrer y-Achse den Schalldruck in dB enthalten. Die beiden als dünne Striche in beiden Diagrammen einge­ zeichneten Kurven geben die Lautstärkeempfindlichkeit bei einem Schalldruck von 40 und 70 dB bei 1 kHz an. Die aus einzelnen Strichen gebildete Kurve zeigt die subjektive Hörempfindung des menschlichen Gehörs, die aus Punkten und Strichen gebildete Kurve zeigt den Wiedergabepegel und die aus Punkten gezeichnete Kurve stellt das Hilfsbaßsignal dar.

Aus dem Diagramm der Fig. 2 ist nun zu erkennen, daß bei einem Frequenzgang des Gehörs für einen Schalldruck von 40 und 70 dB bei 1 kHz der Wiedergabepegel (Punkt-Strich- Linie) und die subjektive Hörkurve (Strich-Linie) bei ge­ ringen Schallpegeln in Bereichen liegen, die nicht bzw. fast nicht wahrnehmbar sind.

Hier setzt nun die Wirkung der vorliegenden Erfindung ein. Von dem Verstärker 3 wird über eine Leitung 10 ein unge­ regeltes Musiksignal abgenommen und über einen Tiefpaß 11, der hohe Frequenzen sperrt, einer besonderen, zusätzlichen aktiven Tiefton-Lautsprechereinheit 12 (mit Netzteil) zu­ geführt, in der über einen Regler 12a vorzugsweise ein Schallpegel von 65 bis 75 dB einmal eingestellt wird. Der Pegel dieses Hilfsbaßsignales wird dabei in Abhängigkeit von den Wiedergabeeinheiten 6, 7, der Räumlichkeit und der Hörgewohnheit eingestellt. Das dann in vorteilhafter Weise hörbare Hilfsbaßsignal ist im Diagramm der Fig. 3 als punk­ tierte Linie eingezeichnet. Dieses zusätzliche Hilfsbaß­ signal führt nun zu einer Veränderung des Kurvenverlaufes (Punkt-Strich-Linie) für den Wiedergabepegel und für die subjektive Hörkurve (Strich-Linie), so daß auch bei einem niedrigen Schallpegel die Bässe bzw. die tiefen Töne gut hörbar sind und als angenehm empfunden werden.

Die vorbeschriebene Lösung zeigt die zusätzliche Tiefton- Lautsprechereinheit als von den anderen Wiedergabeeinheiten 6, 7 getrennte Einheit, die dann eingesetzt wird, wenn eine bereits vorhandene Anlage zur Wiedergabe von Musik entspre­ chend der Erfindung nachgerüstet bzw. erneuert wird.

Daneben ist es jedoch möglich, bei der Herstellung einer An­ lage die Erfindung sofort mit einzubinden. Der zusätzliche, nur für das Hilfsbaßsignal zuständige Lautsprecher 13 ist dann, wie strichliert in Fig. 1 angedeutet, in die Wieder­ gabeeinheiten 6, 7 bereits integriert und wird über eine strichlierte Leitung 14 direkt vom Verstärker 3 beauf­ schlagt, der dann mit einem strichliert angefügten Zusatz­ teil 15 versehen ist.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, den Pegel des Hilfsbaßsignales so niedrig einzustellen, daß dasselbe für sich allein nicht oder fast nicht hörbar ist. Die von den Wiedergabeeinheiten reproduzierten und bei kleinen Laut­ stärken ebenfalls nicht oder fast nicht hörbaren Baßantei­ le können sich bei entsprechender Ausrichtung in ihrer Lei­ stung mit dem Hilfsbaßsignal addieren und damit hörbar wer­ den.

Claims (9)

1. Verfahren zur pneumatischen Gehörkurven-Linearisierung bei der Wiedergabe von Musik, bei dem die einem Ver­ stärker von einer vorgeordneten Musikquelle zugelei­ teten Musiksignale mindestens einer aus mindestens einem Lautsprechern bestehenden Wiedergabeeinheit lautstärke­ geregelt zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Verstärker ein getrenntes Signal ungeregelt abgenommen, dasselbe als Hilfsbaßsignal für einen Tief­ ton-Frequenzbereich aufbereitet, anschließend mindestens einer zusätzlichen Tiefton-Lautsprechereinheit zugeführt und von derselben mit einem voreinstellbaren Pegel re­ produziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsbaßsignal der Tiefton-Lautsprechereinheit über einen getrennten Regler zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsbaßsignal von der Tiefton-Lautsprecher­ einheit mit einem Pegel von 65 bis 75 dB reproduziert wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des Hilfsbaßsignales in Abhängigkeit von der Wiedergabeinheit, der Räumlichkeit und/oder der Hörgewohnheit voreinstellbar ist.

5. Vorrichtung zur pneumatischen Gehörkurven-Linearisie­ rung bei der Wiedergabe von Musik, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus mindestens einer Musik­ quelle, einem Verstärker und mindestens einer vom Ver­ stärker beaufschlagbaren und aus mindestens einem Laut­ sprecher bestehenden Wiedergabeeinheit, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche kleine Tiefton-Lautsprecher­ einheit (12) zur Reproduzierung eines zusätzlichen Tief­ tonpegels.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefton-Lautsprechereinheit (12) aus mindestens einem Tiefton-Lautsprecher besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefton-Lautsprechereinheit (12) ein getrennter voreinstellbarer Regler zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler im Verstärkergehäuse angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Tiefton-Lautsprechereinheit (12) zusammen mit den anderen Lautsprechern (8, 9) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.