DE2125398C3 - Klangwiedergabesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Klangwiedergabesystem bei welchem die Klänge von mehreren 1 autsprecherr in das gleiche Hörfeld gerichtet sind.

Das herkömmliche Zweikanal-stereophonische Wie dergabesystem ist hauptsächlich darauf gerichtet Klänge, die stereophonischen rechten und linken Ton Signalen entsprechen, konvergierend zu dem gleichei Hörfeld von zwei Lautsprechern /u führen, welchi schräg auf der rechten und linken Seite vor einen Zuhörer angeordnet sind. Dieses System gibt den Zuhörer den [Eindruck. daB die Klänge von einen bestimmten Punkt in einem mittleren Bereich zwi sehen den zwei Lautsprechern erzeugt werden welche sich in den obengenannten Stellungen bcfin den. Bei diesem System ist jedoch die Stelle, von de nach dem Eindruck des Zuhöiers die Klange ausge sendet werden, auf einen Bereich beschränkt, de zwischen den Lautsprechern liegt. Da der Zuhöre keinen Klang von einer Seile oder von hinter diesen Punkt hören kann, kann das herkömmliche Klang Wiedergabesystem dem Zuhörer nicht vollständig de

fi.i sogenannten Eindruck des Vorhandenseins der Klang vermitteln.

Der hier verwendete Ausdruck Eindruck des V01 handcnseins der Klänge« meint die akustische F-mr

lndung der Zuhörerschaft, die ζ. B. in einer Konzertlalle empfangen wird, um das Vorhandensein der Klänge zu empfinden, die tatsächlich in dieser Halle gespielt werden. In einer Konzerthalle hört jeder Zuhörer nicht nur Klänge, die gerc.ci.lr.ig von einer Klangquelle wie einem Musikinstrument, welches sich vor ihm befindet, zu ihm gelangen (dirskte Klänge), sondern auch solche Klänge, die durch die Wände und die Decke der Konzerthalle reflektiert werden (indirekte Klänge) und ihn von allen Seiten erreichen. Diese indirekten Klänge sind etwas in der Phase gegenüber den direkten Klängen verzögert und darüber hinaus gegeneinander in der Phase verschoben, da sie verschiedene Wege durchlaufen. Kurz gesagt kann das wesentliche des obengenannten »Eindrucks des Vorhandenseins der Klänge« auf die Empfindung des Zuhörers kondensiert werden, nicht nur direkte, sondern auch indirekte Klänge aufzunehmen, die in jede Richtung im wesentlichen zu dei gleichen Zeit in allen Variationen der Phase, der Wellenform und der Höhe zu ihm gelangen. Daher ist der Grund offensichtlich, warum das bekannte Zweikanal-stereophonische Klangwiedergabesystem dem Zuhörer nicht den vollen Eindruck des Vorhandenseins der Klänge ermöglichen kann. Dieses System sendet nämlich einfach Bündel von direkten und indirekten Klängen, die durch zwei Mikrophone z. B. in einer Konzerthalle aufgenommen wurden, getrennt von zwei Lautsprechern aus, die vor dem Zuhörer angebracht sind, und macht es daher unmöglich, die Klänge genau in derselben Weise wiederzugeben, wie sie andernfalls den Zuhörer von jeder möglichen Seite und in einer großen Vielfältigkeit der Formen erreichen können.

Das sogenannte Vierkanal-stereophonische Wiedergabesystem, welches in den letzten jähren oft verwendet wi.d, kann offensichtlich auch nicht vollständig die obengenannten Nachteile des Zweikanal-Klangwiedergabesystems ausschalten. Der Grund ist, daß. obwohl ein solches System es tatsächlich ermöglicht, daß die vier Lautsprecher den Zuhörer in einen Hörraum versetzen, in welchem Klänge in vier verschiedenen Richtungen ankommen, dieses System noch nicht die tatsächlichen Klänge genau in der komplizierten Beziehung wiedergeben kann, die sie zueinander haben. Auch mit einem Klangwiedergabesystem. welches aus viel mehr Übertragungskanälen besteht, würde es noch unmöglich sein, dem Zuhörer völlig die Empfindung des Vorhandenseins der Klänge zu ermöglichen, da die Anzahl der verwendeten Lautsprecher in der Praxis begrenzt ist.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Wiedergabe stereophoner Darbietungen in einem schallungünstii?m kleinen Raum vorgeschlagen (deutsche Auslegeschrift 2 022 605). bei der zusätzlich zu zwei den unveränderten Gesamtinhalt beider Stereokanäle voll wiedergebender Hauptlautsprccher zur Erzeugung eines auf den Hörer gerichteten stereotransparenten Direktsehalls an den Rückwänden des Hörraumes oder sonstwie in beliebigen Schallrichtungen unkritisch angeordnete Nebcnlautsprecher angebracht sind, denen über einem Monoverstärker eine Toninformation zugeführt wird, die durch ein Laufzeitgcriit sowie eine Regeleinrichtung in der Phase verzögert wird, so daß akustisch den Hörraum vergrößernde Schallrefiexionen und damit eine Saalillusion künstlich erzeugt werden. Durch das Laufzeitgerät erhalten die als Toninformation zugeführten indirekten Signale eine bestimmte Zeitverzögerung nach Art eines Echoeffektes. Wenn jedoch die direkten und indirekten Signale die gleiche Frequenz aufweisen, besteht zwischen dem derart verzögerten indirekten Signal und dem direkten Signal lediglich eiae konstante Phasendifferenz. Diese zusätzliche monophone Wiedergabe der indirekten Klänge, die zusätzlich zu der stereophonen Wiedergabe der direkten Klänge durch die Hauptlautsprecher erfoigt, ruft bei dem Hörer in gewisser Weise das Gefühl hervor,

ίο in einem Konzertsaal zu sitzen. Auf Grund der obengenannten Beziehungen zwischen den Phasen von indirektem Klang und direktem Klang entsteht jedoch beim Hörer ein unnatürlicher und unangenehmer Eindruck, der auch durch eine größere Anzahl von

t5 elektroakustischen Wandlern nicht vermieden werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Klangwiedergabesystem zu schaffen, welches einem Zuhörer erlaubt, einen stärkeren Eindruck des Vorhandenseins der Klänge als bisher zu haben, obwohl eine begrenzte Anzahl von elektroakustischen Wandlern verwendet wird.

Erfindungsgemäß enthält ein Klangwiedergabesystem eine Einrichtung zum Erzeugen zahlreicher Signale, die eine gewünschte stereophonische Beziehung haben, und zahlreiche clektroakustische Wandler, die so angeordnet sind, daß sie ein Hörfeld festlegen, und denen jeweils diese Tonsignale zugeführt werden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß es weiter eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals von ultraniedriger Frequenz und eine Phasenmodulationseinrichtung enthält, um die Phase von wenigstens einem dieser zahlreichen Tonsignale gemäß diesem Signal von ultraniedriger Frequenz zu modulieren, wodurch einem Zuhörer ermöglicht wird, die Anwesenheit von Klängen in einer Weise zu empfinden, die mehr als bisher der Form der Wiedergabe nahekommt, welche in einer Konzerthalle möglich wäre, obwohl eine begrenzte Anzahl von elektroakustischen Wandlern verwendet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Klangwiedergabesystem gibt nämlich wenigstens eine von der begrenzten Anzahl von Lautsprechern einen Klang ab, der einem phasenmodulierten Tonsignal entspricht, so daß die Klänge, welche durch alle diese Lautsprecher erzeugt werden, sich momentan in der Phase ändern. Dies hat die Wirkung, daß dem Zuhörer ein voller Eindruck des Vorhandenseins der Klänge möglich wird, obwohl es unmöglich sein kann, die Klänge genau in derselben komplizier-

So ten Phasenbeziehung wiederzugeben, wie sie tatsächlich in einer Konzerthalle auftreten würden. Das Klangwiedergabesystem gemäß der Erfindung ermöglicht es. daß ein Zuhörer einen vollständigen Eindruck des Vorhandenseins der Klänge hat. ohne daß viele elektroakustische Wandler verwendet werden es bewirkt eine enorme Verringerung der Kosten unc ist auch insbesondere für die Verwendung in de Wohnung geeignet.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise ii bevorzugten Ausführungsformen an Hand der Zeich nung niiher erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines Klang Wiedergabesystems gemäß einer Ausführungsform de Erfindung:

F i g. 2 ist ein Blockschaltdiagramm eines Klani: Wiedergabesystems gemäß einer anderen Ausfül rungsfonn der Erfindung;
F i g. 3 ist ein Blockschaltdiagramm eines Klam

sviedergabesystems gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines Klangwiedergabesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Es werden vier zusammengesetzte Signale verwendet, die aus einer Kombination der Stereophonischen rechten und linken Signale bestehen. Von diesen zusammengesetzten Signalen sind die, welche zu den zwei Lautsprechern, die schräg hinter dem Zuhörer angeordnet sind, geführt werden, phasenmoduliert.

Rechte und linke Signale, die von einer Quelle 11 von stereophonischen Signalen, wie z. B. einem Magnetband oder einer Schallplatte, aufgenommen werden, werden jeweils durch gewöhnliche rechte und linke Kanalverslärker 12 und 13 verstärkt und Phasenspaltern 14 und 15 zugeführt. Diese Phasenspalter 14 und 15 können z. B. aus bekannten Kollektor-Emitter-Spaltschaltungen bestehen, welche die Ausgänge mit umgekehrter Phase verwenden, welche an dem Kollektor und dem Emitter eines Transistors erzeugt werden, wenn seiner Basis ein Eingangssignal zugeführt wird. Wenn ein Eingangssignal an dem Phasenspaiter 14 mit R bezeichnet wird, können seine Ausgangssignale durch + R und — R ausgedrückt werden. Ebenso wenn ein Eingangssignal an dem Phasenspalter 15 mit L bezeichnet wird, können seine Ausgangssignale durch - L und - L ausgedrückt werden. Vier Signale, die durch diese Bezeichnungen + jR, — R, 4-L und — L dargestellt werden, werden einer Matrixschaltung 16 zugeführt, die aus Widerständen gebildet wird, wo sie in erste, zweite, dritte und vierte zusammengesetzte Signale umgewandelt werden, welche durch die Kennzeichen R - J₁L, R + .I₂L, L + I₃R und L - A_tR bezeichnet sind, wobei die Größen J₁, .J₂, J₃ und .I₄ Verhältniskonstanten sind, welche einen vorgeschriebenen Wert im Bereich von 0 bis 1 haben. Das ersie zusammengesetzte Signal wird in der Phase durch einen Phasenmodulator 18 entsprechend einem Ausgangssignal von ultraniedriger Frequenz von einem Signalgenerator 17 moduliert und dann über einen Leistungsverstärker 21 zu pinem Lautsprecher 26 geführt, der schräg auf der rechten Seite hinter einem Zuhörer 29 angeordnet ist. Das zweite zusammengesetzte Signal wird direkt zu einem Leistungsverstärker 23 zur Verstärkung zugeführt und zu einem Lautsprecher 26 geleitet, der schräg auf der rechten Seite von dem Zuhörer 29 angeordnet ist. Das dritte zusammengesetzte Signal wird über einen Leistungsverstärker 23 einem Lautsprecher 27 zugeführt, der sich schräg auf der linken Seite vor dem Zuhörer 29 befindet. Das vierte zusammengesetzte Signal wird wie das erste zusammengesetzte Signal durch einen Phasenmodulator 19 entsprechend einem Ausgangssignal von ultraniedriger Frequenz, welches durch einen Signalgenerator 20 erzeugt wird, in der Phase moduliert und dann einem Lautsprecher 28 zugeführt, der sich schräg auf der linken Seite hinter dem Zuhörer 29 befindet.

Es sollen nun die einzelnen rechten und linken Signale beschrieben werden, aus welchen die ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale bestehen, welche durch die obengenannten Bezeichnungen R-A₁L, R + J₂L, L+ .I₃ R und L _ ^₄ R gekennzeichnet sind. Die rechten und linken stereophonischen Signale R und L sind elektrische Signale, die einer akustoclektrischen Umwandlung durch zwei Mikrophone unterworfen wurden, die in einem gleichen Abstand vor einer Klangquelle nebeneinander angeordnet sind. Demgemäß enthalten diese Signale R und L Signale, S welche direkte Klänge von der Klangquelle und reflektierte indirekte Klänge darstellen. Die zu den direkten Klängen gehörenden Signale haben dieselbe Wellenform, Höhe und Phase, während die Signale der indirekten Klänge, die von den Wänden und der

ίο Decke über verschiedene Wege zu den Mikrophonen reflektiert sind, sehr verschieden in Wellenform. Hö'.ie und Phase sind. Demgemäß enthalten die ersten und vierten zusammengesetzten Signale, welche aus einer Balance oder Differenz zwischen den rechten und linken Signalen gebildet werden, größere Anteile von indirekten Klangsignalen, da direkte Klangsignale dabei ausgelöscht werden. Andererseits enthalten die zweiten und dritten zusammengesetzten Signale, welche eine Summe der rechten und linken Signalkomponenten darstellen, mehr überwiegende Mengen von direkten Klangsignalen als von indirekten Klangsignalen.

Gemäß der Ausführungsform der F i g. 1 werden daher durch die Lautsp^rtcher 26 und 27 vor dem

as Zuhörer die Klänge erzeugt, die den /weiten und dritten zusammengesetzten Signalen entsprechen, welche größere Anteile von duckten Klangsignalen enthalten, und durch die Lautsprecher 25 und 28 hinter dem Zuhörer die Klänge, welche den ersten und vierten zusammengesetzten Signsien entsprechen, die größere Mengen der indirekten Klangsignale aufweisen. Darüber hinaus sind das erste zusammengesetzte Signal R .1,L und das vierte zusammen gesetzte Signal L J₄R jedes für sich durch die

Ausgangssignale mit ultraniedriger Frequenz, die durch die Signalgeneratoren 17 bzw. 20 erzeugt wer den. in der Phase moduliert. Daher ermöglichen es die Klänge, die durch die Lautsprecher 25 und 28 hinter dem Zuhörer gemäß diesen ersten und vierten zusammengesetzten Signalen abgegeben werden, dem Zuhörer in einem Hörfeld, denselben vollen Eindruck des Vorhandenseins der Klänge ?u haben, wie es in einer Konzerthalle möglich wäre.

Der Grund dafür ist, daß sich die ir direkten Klänge von den Lautsprechern 25 und 28 momentan in der Phase nicht nur untereinander, sondern auch bezüglich der direkten Klänge von den Lautsprechern 26 und 27 ändern, so daß die Installation von elektroakustischen Wandlern an nur vier Punkten Klänge im wesentlichen in derselben komplizierten Phasenbeziehung erzeugen kann, wie sie tatsächlich in einer Konzerthalle auftreten.

Die Phasenmodulatoren 18 und 19 können von derselben Art sein, wie sie im allgemeinen z. B. bei einem elektronischen Musikinstrument verwendet wird, und ihre Beschreibung ist weggelassen. Die Ausgangssignale von den Signalgeneratoren 17 und 20 sind vorzugsweise unabhängig voneinander unc haben unregelmäßige ultraniedrige Frequenzen vor einigen Hertz, da Klänge, die tatsächlich z. B. ir einer Konzerthalle von allen Seilen erzeugt werden äußerst komplizierte und ziemlich zufällige Bezie hungen in der Wellenform, Höhe und Phase haben Demgemäß ist es nur erforderlich, daß die Signal generatoren 17 und 20 Oszillatoren sind, die ein Si gnal von unregelmäßigen ultraniedrigen Γ . . nze erzeugen, eine Art, die eine Hüllkurvenglek. '.chtun der Tonsipnale von der stereophonischen Quelle 1

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Klangwiedergabesystem mit einer Einrichtung zum Erzeugen mehrerer Tonsignale, die eine gewünschte Beziehung zueinander haben, und mit mehreren elektroakustischen Wandlern, die so angeordnet sind, daß sie ein Hörfeld bestimmen, und denen diese Tonsignale zugeführt werden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung xo zum Erzeugen von Signalen mit ultraniedriger Frequenz und durch eine Einrichtung zum Phasenmodulieren von wenigstens einem dieser Tonsignale gemäß diesen Signalen mit ultraniedriger Frequenz.

2. Klangwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale, die durch diesen Signalgenerator erzeugt werden, unregelmäßige ultraniedrige Frequenzen von einigen Hertz haben.

3. Klangwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von mehreren Tonsignalen eine Einrichtung zum Erzeugen von in stereophonischer Beziehung siehenden rechten und linken Signalen enthält, weiter eine Einrichtung zum Kombinieren dieser rechten und linken Signale, um wenigstens vier zusammengesetzte Signale zu bilden, welche, wenn die rechten und linken Tonsignale durch R bzw. L dargestellt werden, als R A_xL, R f 1.,L, L +- 1.,/? und I. I₄/? bezeichnet werden können, wobei I₁, )_,, 1., und I₄ vorgeschriebene Verhältniskonstanten sind und 0 ■> I₁. 1... 1.., I₁ < 1 und wobei die phasenmodulierendc Einrichtung die r'ia'c eier Tonsignale moduliert, die durch R I₁L und L I₄ R dargestellt werden.

4. Klangwiedergabesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier elektroakustischen Wandler, denen die ersten, zweiten, dritten und vierten zusammengesetzten Signale, die durch Λ--.I₁JL, Λ+ .I₂L, L -I.,/? und L I₄/? dargestellt werden, zugeführt werden, sich im wesentlichen an den F.cken eines Vierecks in der Weise befinden, daß sie dessen Innerem zugewandt sind und daß dem elektroakustischer! Wandler, der sich auf der rechten Seite schräg hinter einem Zuhörer in dem Hörfeld befindet, welcher in diesem Viereck festgelegt ist, das erste zusammengesetzte Signal zugeführt wird, welches in der Phase durch die phasenmodulierende Einrichtung moduliert ist, daß dem elektroakustischen Wandler, der sich auf der rechten Seite schräg vor dem Zuhörer befindet, das zweite zusammengesetzte Signal zugeführt wird, daß dem elektroakustischen Wandler, der sich auf der linken Seite schräg vor dem Zuhörer befindet, das dritte zusammengesetzte Signal zugeführt wird und daß dem elektroakustischen Wandler, der sich auf der linken Seite schräg hinter dem Zuhörer befindet, das vierte zusammengesetzte Signal zugeführt wird, welches durch die phasenmodulierendc Einrichtung in der Phase moduliert ist.

5. Klangwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung dieser .Anzahl von Tonsignalen eine Quelle von diskreten Vierkanalstereophonischen Signalen umfaßt.

6, Klangwiedergabesystem nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung dieser Anzahl von Tonsignalen eine Einrichtung zur Erzeugung von in stereophonischer Beziehung stehenden rechten und linken Tonsignalen und eine Einrichtung zum Herausführen von zusammengesetzten Signalen, die die Differenz zwischen diesen rechten und linken Signalkomponenten darstellen, umfaßt, daß die phasenmodulierende Einrichtung diese Differenz- oder Balancesignale in der Phase moduliert und daß dem ersten elektroakustischen Wandler, der auf der rechten Seite schräg vor einem Zuhörer angeordnet ist, das rechte Tonsignal zugeführt wird, daß dem zweiten elektroakustischen Wandler, der sich auf der linken Seite schräg vor dem Zuhörer befindet, das linke Tonsignal zugeführt wird, und daß dem dritten elektroakustischen Wandler, der zusammen mit dem ersten und zweiten elektroakustischen Wandler ein Hörfeld festlegt, dieses in der Phase modulierte Balancesignal zugeführt wird.

7. Klangwiedergabesystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung dieser Anzahl von Tonsignalen eine Quelle eines monophonischen Tonsignals und wenigstens zwei Ausgangseinrichtungen zur Erzeugung dieser monophonischen Tonsignale umfaßt, daß die phasenmodulierende Einrichtung das Tonsignal, das durch wenigstens eine dieser Ausgangseinrichtungen erzeugt wird, in der Phase moduliert und daß wenigstens zwei elektroakustischen Wandlern, die so angeordnet sind, daß sie ein Hörfeld festlegen, das Signal, welches durch die Phasenmodulation des Tonsignals erhalten wird, welches durch die eine Ausgangseinrichtunc erzeugt wird bzw. das Signal, das durch die andere Ausgangseinrichtung erzeugt wird, zugeführt werden.