DE1963830U - Lautsprecheraggregat zur nachbildung der bei natuerlichen schallquellen vorliegenden abstrahlverhaeltnisse. - Google Patents

Description

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dr. w. Schalk · dipl.-ing. peter Wirth

DIPL-ING. G. E. M. DANNENBERG · DR. V. SCHMIED-ROWARZIK

FRANKFURT AM MAIN
-Li- · i? · O f GR. ESCHENHEIMER STR. 39

PW/H L 41 429/21a Gbm

Friedrich A. Loeseher

Davos-Glaris (Schweiz) Chumma

LautSprecheraggregat zur Nachbildung der bei natürlichen Schallquellen vorliegenden Abstrahlverhältnisse

Bei der elektroakustischen Wiedergabe natürlicher Schallvorgänge wird meist eine dem Original so weit- wie möglich angenäherte Reproduktion angestrebt. Mit üblichen Lautsprecheranordnungen, bei denen die Hauptabstrahlrichtung des bzw. der LautSprechersysterne auf die Zuhörer hin gerichtet ist, läßt sich dieses Ziel nur unvollkommen erreichen, da übliche Lautsprechersysteme nur die tiefsten Frequenzen des Hörbereiches angenähert kugelförmig abstrahlen, im Bereiche der iiöheren Frequenzen dagegen eine mit steigender Frequenz immer schärfer werdende Bündelung der.Schallstrahlung eintritt. Das Abstrahldiagramm solcher Lautsprecher nimmt in diesem Frequenzbereich die Form einer schmalen Keule an, deren Scheitelwinkel selten mehr als 50 beträgt* Eine derartige Abstrahlcharakteristik führt- dazu, daß nur innerhalb einer schmalen Zone vor den Lautsprechern ein frequenzmäfiig richtiger Höreindruck erhalten wird; außerhalb dieser Zone wird der Bereich- der hohen Frequenzen zu schwach wiedergegeben. Innerhalb der mit der Sichtkeule für die hohen Frequenzen identischen Hörzone für eine frequenzunabhängige Intensitätsverteilung überwiegt für alle übertragenen Frequenzen die diÄte unmittelbar von den Lautsprechern kommende Schallstrahlung. Diese Gegebenheit steht in direktem Widerspruch zu den bei natürlichen Schallquellen gegebenen Abstrahlverhältnissen. Bei. diesen breiten sich die Schallwellen im wesentlichen kugelförmig aus, und nur ein verhältnismässig kleiner Anteil des vom Ohr des Hörers aufgenommenen Schalles

erreicht dieses auf direfctea'. Siege, wahrend, öer über- ,

wiegende iiieil erst, nach mehrfachen Beflexionen. an äec Begrensüfigsflächen äes Abhörr&umes beim Znliörer eintrifft. Die durch· die Beflesionen bedingtes, und. Tor allem ά,&η. Frequenzgang mxd ά±& PJmsö&beaiehuögi&n betroffenen Veränderungen ergeben einen im wesentlichen &iffusen"Sehallanteilp der dem Hörer einen'.gänalich anderen »iolialleindrudfc vermittelte wie äer dupoJb. ein Klangbild alt übervTiegend unmittelbar ron der Bohallquell© her eintreffenden Söhallfcoiaponenten

Bei elefctro«almstischön i3tereo«U©bert.ragungen, die iss allg®sieinen in Swsikonol^^echnik erfolgen, koniBit ein ■weiterer Punkt Jiinsu*" der su Mängeln' 'des aus überwiegend direkter Strahlung snsasmengesetsten Klangbildes führt« Dieser Punkt betrifft die sogenaniite ".HS rf lache*** .d.h. den tflächenbereiGh. innerhalb des ÄbhO-rraumes, in dem ein günstiger^ rEumlicher Sindruck des virtuellen Klangkörpers erhalten wird und innerhalb dessen ausaehlieaslich eine einwandfreie OrtUBg der Einaelsoiaällquellon aaöglich ist. Bei tleberwiesen des- von den Lautspreoiiern. artsgeteaden und vom öfe misiittölbar empfangenen. Sohallanteilöö beschränkt sicii diese iiörfläohe. auf .einen verMltniasässsig lileinen Besirk in der Sähe 'der Mittelsenkreohten auf der Verbindung« linie der \>Qi&®n. for die übertragung benutaten- Laut Sprecher _p 'b&viio Lautsprec&or-Köaabinstionöii, so dass bei gemeinsaraer^ Abhören tos slelttroaitustisohea Darbietungen in Stereo-Ifiedexgabe durcii eine Gruppe τοη. ■ Personen häufig nur ein Bruchteil dieser itersonengruppe die akustische Darbietung in der richtigen räumlichen" Verteilung der PinselSchallquellen hört» .

ale anfges&hlteö. Tatsachen le$
bei ele&tröakuetisclien Beb ertrag« ngezi durch konstruktive .·. ' Haasxiafcses an den Lautsprecher» sins des natürlichen

'besser ©ntsprechend© &ojtx&ll&bstrahlung Die ideale .Lösung diöser Aufgabe v/äro ein irr äiälltsr urdauiig^ cLh» eine aogcjnasB.tö 'Vituende , Qiix© Xautspröoh0r~i^Ymor<li!>aa|i al&o» ia. deren wohsl, ab strahlung keinerlei froqiisnäabHtßgige Iv j auftritt_?. und die des geftaon au übertragenden, i* bereioii streng kugelförisig la aü'n. Baum abstrahlt· xeoli brauchbare Ulsuiigea eolciier *>trabler sind bisher nicht beluiiint ge^ordea» ,^aa hat deiner versuchti, durch- könsätrak tive ^asfcnaiunen an a<&n I,&utspreoliersystesien "diesen Qiten möglichst breiten ^cheitelwiak;«l der Biciatkeule fur die hohen-Ji'rsquoii^ca su gebi>n* uiö besteat auf dieaöia -Vegö eralöltsa /i'erte liegen bei eiA©;a Jla\imwink$l von ö^« 6o° im höchsten iireciuensbereicii» lier .üoÄirk»· in dera öiac frequ&saamässig eiawandfreie ilebertraguiig ßtattfinaut^ konnte iiux* diaae «©is© "Vsrgrö'öB^rt warden^ einer Vorwirklichung dea ii&upt-uiiaraktoristikams natürliciier

" atlmlicia des Bi

.ektiörte»^! ₉ dii^lftä,söii UcJaaXiaicxteilo© bei^ UQ durcis diüse «!assnafciacB lüdoch. alcixt

ä'ö tut auoh bekannt gewox'daSj, durch iiiortoung ©laer gross© ren iiüaaiü. von. ^ittÄel-Löutispri&oJaorsysteaien 'auf eines kugel förirdg^o. oder and@rs geiitaltetea^ riiualiehen E.öx"p@r ein© Euadstrjahlöfcarakteristik d&r lautspreoheraaordnmig anaustreberi» i/iese" Lösnmg hat; des iiachteilp dass jäi^s dl© in den hohen frreqaenaon scimrf _ gebündelt β Strahlung der K syötejaes trots der as d©a Be^ranaasgsfläcliea ü®fö Baumes auftretenden Beflesion©xi_e au einer uag;eiitig<0nd gleichaäöslgen öoimllvertsiluag Im Hsurn führt* während ^leieäl· aeitig au roh di@"yS.walioii relativ weit

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.Mnaelsoixallqu.el.len· so starke .Veränderungen in den Fhasenbosietoageii der übertragenen säe&win'gungen auftreten, dass bei Stereo-Uebertragungoii. die Lokalisierung der Mnselsohallquellea des SlangMldes"praktisch uaajöglic& wlx'd* .. " ■ '-

iss sind auch Konstruktionen "beschrieben worden* die die «rröiefcu&g eiriiür den natürlichen- Seii&llvorg&ngen entsprechenden vGhallvertellung im Baume "durch Verwendung eines in vertikaler Eiohttmg "abstrahlenden Lsutsprechersyst<sro.s anstreben» -Kin« Anordnung dieser Art verhandelt die bei tiblicliön Laatsprecheran<?rdnungen beim' ϊίΰζ®% ©intreffendö.j) überwiegende Mrelctstrahlung in. eine weit-* geiiend über Eefleiionen empfangene. Di«? bei Schallrsiflexionen auftretenden AbsorptioasTerlaste isr Bereich© der hohen Frequenzen.„ zxxsmi&erL mit der bei- einer döi-ar^rcigen L&utspreoJaeraiior&nuiig s^&ügslauti^ gegebenen Verteilung ü.ex- hohen. 2⁴requensseri auf einezi Hgiumwia'ksl von '3^0 LIbor Yorlier nur 3^° 'ki£- 6ö°> bedingea E±5Sß-ji so starlte Verluste bei der »fied^rgabe des &ö&©n i-'reguoiiabere dass eine Anwendung dieses Priaaips ohne suaätsslioiie rilclit tragbar ist. ■

Uia diese Suhwierigkeitön. .m ilbörwinden, ist weiter versacht worden, dureh ,4ßfo3?i«saiig reflektierender Körper über der lioxisontal liegenden behallauatrittsöffnung derartiger Lautspreohöranordnangen eine teilweise Umlenkung des Seliallstralole-s zu bewirken_β um. auf diese eine -bessarö Versorgung der Zuhörer mit hohen

isn zu erreichen'* JSieser 'XiösungsYersuch trankt vor allem daran, dass der Schallreflektor den freien iichallaustritt in der Senkreclitea ötört₉ d.-h. das austretende Ec-Jaallfeici stax'k'.TerKierrtf, so do-ss einiS~~u nügende Diffiisltät der Sehallatrahlung die. irolgö

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ISs iat ©uoh vorgeschlagen worden, den gesamten, vertikal nach oben gerioht&tmr iiahallötrahl durch einen Uialönkfcegel um einen Winkel von JO⁰ umzulenken» so dass das Strahlungsdiagramm die Form einer Kugelkerne annimmt« Hier tritt ein ähnliaher JSffekt ein wie bei der Verwendung eine» den ßohallstrahl einseitig umlenkenden Reflexionskörper» l die räumliche Abstrahlung des nach oben gerichteten Lautaprochereystoras wird etark eingeengt« und der bei den üblichen Lautsprechernscharf /gebündelte öoh&llatrahl wird auf einen fiaumvrinkel von 360⁰ verteilt \ daß isrgebnia let daher sowohl eine unzureichende riiufflliche Abstrahlung ale atteh ein starker Abfall in der Wiedergabe der hohen iirequenaen» Um in Bezug auf den letzteren ,Funkt AbMlfe äu ©ohaffen» ist noch vorgeschlagen worden, duroh Hilfslautspreeheraystem© für auöBohllessliohe liöhenwiedergabe mit Auisricshtunß auf irersohiedene Hadien der Kugeläsonen-

des Haupteyötemö ein© Verbesserung der der hohen Irequenüsen eaaustreben» üießee alel lasat öich «war erreichen, Jedoch tritt ein ähnlicher Effekt auf vie bei einer räumlich angeordneten Vielfach-Lautsprecherkoiabinatioai die bei der kugelzonenförmigen Ab strahlung Vorzugsirelse an den bänden des Äbhörraumea auftretenden Jßeflexionen« KUüatTimen mit den aoharf gerichteten ^inaelStrahlungen der ivoühtonlautaprecher, führen aur Bildung diekreUr Laufacitdiffei-Gnaeß gegenüber der i^ir^ktstrahlung» d*h« sie eind der Grund für eine &u geringe Diffueität de^ Sohallstrahlung und einer Bturun^ des Ortungemeohanißfflua »ur Lokalisierung von iiinzolociioll quell oa, Vor allem erechoint aber au oh bei dieser Lautsprooiieronordnui^ dad Klangbild eingeengt« da keine freie £chnllabatrft.hlun_fi in don Baum erreicht wird*

gelangt bei dem erfindungagemäsöen Laut« aprecheraggregat die gesamte BaüptStrahlung nur auf indirektem Wege« d.h« Über Befjlexionen an den bänden des Abhörraumea, aum Zuhörer und ißt damit diffus, während die Strahlung des baff» der Hilfslautapreoher den Zuhörer vorwiegend als Mrektetrahlung erreicht» Die Oesamtstrahlung entspricht damit weitgehend den Ausbreitungsverhältnissen bei natürlichen öchollvorgängen* Weiterhin ist die Abatrahlung der den wichtigsten Teil der Richtungsinformation ,enthaltenden hohen Frequenzen phasenmüssig genau definiert, da von nur einer, räumlich begrenzten Schallquelle herrührend, eo dass bei Stereo-üebertragungen eine einwandfrei Ortung der £inaelSchallquellen in einem weiten Bereich des Abhörrimmea möglich wird.

1)1© Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptöchallfeld des Lautsprecheraggregates durch ein in vertikaler Hichtunß frei nach oben strahlendes Breitbandlautsprecher· system (Hauptsystöö) ereeugt wird, und daae mindestens ©in Hilfslautsprechersystem ein praktisch aAeserhalb des Eaumwinkels der Abstrahlung de© Hauptsysteras liegendes, vorwiegend waagerecht nach vorn gerichtetes Schallfeld eraeugt, wobei das HilfelautSprechersystem von dem au erfassenden Üebertragungsbereich Sehalleiötung im wesentlichen nur für Irequenaen oberhalb von 1000 His tiberträgt. Weiterhin äieht die Erfindung vor_t dass daa verti&ai strahlende Uauptsyateis in ein mit Ausnahme der Oeffnung für den Lautsprecher allseitig geöchlosßönee, eigenachwingungsfreies und in seinem Inneren akustisch stark bedampfte« Gehäuse eingebaut ist sowie eine Anbringung des Hilfa-Lautspröehersysteras im Inneren einer entweder innen oder aussen mit ßohalldurchläösigeia Material verkleideten und ebenfalls schalldurohläasigen Haube aus geeignetem Material, die das Breitband-Lautsprechersystera gegen mechanische i3eöcMdißungGü und das lindringen ron f remdkörpern und Btaub sohUtEt aοwie die Verwendung eines Hilfs-Lautsprechersystems, bei dem der £embrankorb gaiitt oder grösstenteils

nach hinten hin verschlossen ist und der Baum zwischen der Rückseite der Membran und dem Membrankorb mit weichem, sehallhemmendeia Material wie Watte, Glaswolle etc· ausgefüllt iat_t um eine gegenseitige Beeinflussung der Sohallabstrahlungen der beiden Lautspreohersysterne zu verhindern und um die Membran des Hilfslautsprechersyetems zur Verhinderung von Eigenschwingungen mechanisch zu bedampfen·

Nachstehend wird anhand der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise beschrieben _t die vorteilhafte Besonderheiten aufweist und im Rahmen des Erfindungsgedankens in sinngemäßer Weise abgewandelt werden kann« Ss zeigenι

Abb· 1 ein erfindungsgemäßes üautepreoheraggregat in sohaubildlicher Darstellung mit nach oben abgehoben dargestellter Haube $

Abb· 2 einen Yertikalschniit durch den unteren Seil dee Iaut~ Spreeheraggregate naoh Abb. 1j

Abb« 5 eine von unten gesehene Draufsicht auf die Haube des Lautsprecher aggregates«

Das erfindungsgemäße und als Aueführungsbeispiel beschriebene Lautsprecheraggregat besteht aus einem mit Ausnahme der dem Bodenteil gegenüberliegenden Fläche alleeitig geschlossenen und auf der •einen seiner beiden,kleineren flächen stehenden Gehäuse 1, das aus festem» zu geringen Eigenschwingungen neigendem Material, wie etwa geeignetem Kunststoff« Sperrholz oder Hartfaserplatten« hergestellt ist. Mit Torteil kann jedoch auch als Material für das Gehäuse geschäumtes Polystyrol, sogenanntes Styropor, verwandet werden. Die Oberseite 2 des Gehäuses 1 enthält eine Öffnung 5» über der das Breitband-LautBpreehersyöteffi 4 fön oben her aufgesetzt und befestigt ist» Der innenraura des Gehäuses 1 ist mit schallabeorbierendem Material 5» wie etwa Glaswolle öder Steinwolle$ mit Ausnahme des vom dem Sreitoand-Lautsprechersyaxeni benötigten Raumes, lose ausgefüllt. Die Öffnung

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de3 Breitb(uid-LautaprechGrßystoma 4 ist durch eine feinmaschige jedoch gut echalldurohlöesige Bespannung abgedeckt, um das iSindringen von 0taub in den Meinbranraura au verhindern· Die Qeffnung dee Breitband-Lautöprocheroyetoina 4 ißt weiterhin durch eine Haube 7 perforiertem Material geechUtst· die gleichzeitig Träger für das ilil fs-Laut Sprecher sys tem θ dient. Dae iiil fa-Lautsprecher system 8 ist an der senkrechten Vorder« wand der Haube 7 befestigt; ee ist elektrisch über eine den Bü übertragenem frequenebereioh bestlmi^iMjriicht ge üei ohne t$ elektrische Weiche dem Breitband-Lautsprechersystera elektrisch parallel goaohaitet* Entweder die Innenoder aber, die Ausaenseite der Haube 7 ist mit fein« masohigeatji öchaildurohläöEsigem Material (nicht gezeichnet) verkleidet* durch welches ein weiterer üohuta gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Staub erreicht wird· Die Haube 7 »elbst ist in geeigneter Weiee~ »it dem Gehäuse 1 fest verbunden« so dasa ligeneohwingungen der Haube 7 verhindert werden·

Durch die beschriebenen* einfachen Maßnahmen gelingt die Herstellung einer tauteprecheranordnung mit einem Strahlungsdlagrammi) das die Abetrahlungsbedingungen bei natürlichen Schallvorgängen.weitgehend nachbildet· Der beim Zuhörer fast ausschliöBalich erst nach einigen Reflexionen ankoiarcenäo Baupt-Sohullstrahl wird ergänsst durch einen direkten Sehallstrahl« der auoh bei der Abßtrahlung natürlicher« ©ich im wesentlichem kugelförmig ausbreitender Sohallvorgänge vorhanden ist? und der sowohl die mangelnde HiJhenwiedergabe der la Eaum reflektierten Laut$preoh©r-HöuptStrahlung ergänzt ale auch die Voraue« Betaung für eine orhiiltung der Ortung»mugliohkeiten bei &tereo»Wiftdergabe bietet« Selbst bei aonophoner Wiedergabe wird ein räumlicher Eindruck erzielt, der weitgehend dem Höreindruok beim Abhören natürlicher

entspriohti je do oh noch die örtun^e-

mögllchkeit für die ^inzelschallquellen vermieten läset, Bei Stereo-Wiedergabe mater den gleichen Voraussetzungen wird auch diesem Punkt Beohnung getragen und ein den Abhörbedingungen bei natürlichen Soh&ll» vorgängen praktisch voll äquivalente» Klangbild erhalten* das auch in B@*ug auf die HörEL&ohe dieeem gons entspricht! abweichend von übliohen Lautsprecher-Aueftthrungen wird die HOrfluciio über den ganzen Bereich des AbJiürrautaee ausgedehnt»und eelbot beim Abhören in unmittelbarer Säht eines der beiden erflndungageraUssen Lautapreoheragßregate bleibt der r&umliohe Eindruok erhalten«

Patentanwalt

&■■.-:

Claims (1)

1. 267 ί 27-16.5.6?

   achutzansprüehe

   1» Lautspreeheraggregat zur Macht)ildung der bei natürlichen Schallquellen vorliegenden Abstrahlverhältnisse mit mehreren* vorzugsweise als Baueinheit zusammengefassten Lautsprechern verschiedener Strahlungsrichtung, dadurch ■ gekennzeichnet, dass das Haupt-Schallfeld des Lautsprecher-, aggregate durch ein in vertikaler Richtung frei nach oben strahlendes Breitband-Lautsprechersystem (4) (Hauptsystem) erzeugt wird, und dass mindestens ein Hilfs-Lautsprechersystern (8) ein praktisch ausserhalb des Raumwinkels der Abstrahlung des Hauptsystems (4) liegendes, vorwiegend waagerecht nach vorn gerichtetes Schallfeld erzeugte wobei das HiIfs»Lautepreehersystem (8) von dem zu erfassenden Uebertragunsbereich Schalleistung im wesentlichen nur für Frequenzen oberhalb von 1000 Hz überträgt«

   2» Lautsprecheraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn*· ' zeichnet, dass der Membrankorb des bzw» jedes Hilfs-. Lautsprechers (8) mit Ausnahme des die Lautsprecher- ;membran tragenden Teiles gana oder grösstenteils geschlossen ist, und dass der Raum zwischen Membran und Membrankorb mit weichem* schallschluckendem Material ausgefüllt ist»

   ■ -2-

   3« Lautsprecheraggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichneti dass der das Hauptsystem (4) aufnehmende Gehäuseteil (1) aus starrem* eigenschwingungsarmem Werkstoff wie Kunststoff-Pressmassej Sperrholz, Hartfaserplatten oder Polystyrolschaum besteht»

   At Lautsprecheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis J₉ dadurch gekennzeichnet^ dass der das Hauptsystem (4) aufnehmende Gehäuseteil (1) mit Ausnahme einer oberen Bchall- oder einbauÖffnung (3) für dieses System allseitig geschlossen und ganz oder teilweise mit lockerem^ schalldämpfendem Werkstoff (5) gefüllt ist«

   5« Lautsprecheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4_t dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsystem (4) von oben her auf die Sinbauöffnung (3) im Gehäuseteil (1) aufgesetzt ist»

   6*)Lautspreoheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet, dass die waagerecht liegende Membranöffnung des Hauptsystems (4) mittels einer feinmaschigen» gut sohalldurchlässigen Bespannung (6) gegen das Sindringen von Staub geschützt ist_a )

   7« Lautsprecheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet dass das Hilfs-Lautsprechersystem (8) an den das Hauptsystem (4) aufnehmenden Gehäuseteil (l) als daau passender Anschlussteil (7) so ansetzbar ist* dass es praktisch ausserhalb des Raumkegels der Abstrahlung des Hauptsystems (4) und seine Membranöffnung in dor gemeinsamen Gehäusevorderwand liegt*

   -3-

   8* Lautsprecheraggregat nach Anspruch 4 und 7» dadufch gekennzeichnet» dass der Anschlussteil (7) als starr auf den das fiauptsystem (4) aufnehmenden Gehäuseteil (1) oben aufsetzbarem schalldurchlässige Haube aus gelochtem Werkstoff ausgebildet ist·

   9» Lautsprecheraggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gelochte Haube (7) innen oder aussen mit einem feinmaschigen* schalldurchlässigen Material verkleidet ist.

   10a"Lautspreoheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9t dadurch gekennzeichnet» dass das HiIfs-Lautsprechersystem (8) über iene elektrische Weiche* die im wesentlichen nur Tonfrequenzströme im ganzen oder einem Teil des Tonfrequenzbereiches zwischen 1000 Hz und der oberen Hörgrenze durchläset, elektrisch parallel zum Hauptsystem (4) geschaltet ist*-

   Der Patentanwalt