DE2344259A1

DE2344259A1 - Mehrkanalsystem zur aufnahme und wiedergabe stereofoner darbietungen

Info

Publication number: DE2344259A1
Application number: DE19732344259
Authority: DE
Inventors: Paul-Friedrich Warning
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1973-09-01
Filing date: 1973-09-01
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE2344259C3; DE2344259B2

Description

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Dr. Ing* Fritz Sennheiser

Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen

Die Erfindung betrifft ein Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittels kopfbezogener Mikrofonanordnungen»

Die übertragung stereofoner Darbietungen erfolgt bekannterweise mit vorzugsweise zwei- oder vierkanaligen Systemen· Da die Reproduktion des Originalschallfeldes mit zwei Kanälen bei der Wiedergabe des Schallereignisses über Lautsprecher nur unvollkommen ist, werden in zunehmendem Maße mehrkanalige Systeme angewendet, um zusätzliche Rauminformationen in den Wiedergaberaum übertragen zu können· In der Praxis hat sich eine Anzahl von vier Kanälen als wirtschaftlich vertretbar und technisch durchführbar erwiesen, wobei diese Übertragungstechnik allgemein als "Quadrofonie" bezeichnet wird. Die Signalspannungen für die Kanäle qüadrofoner Systeme werden aus Gründen der Kompatibilität vorzugsweise nach den Regeln der Intensitätsstereofonie, in geringerem Maße auch nach denen der ' LaufzeitStereofonie erzeugt.

Die Reproduktion des Originalschallfeldes gelingt aber auch mit quadrofonen Einrichtungen nur bedingt gut, da

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die Wiedergabe von Schallquellen auf den Kaum innerhalb der Lautsprecher beschränkt bleibt. Die Basis zwischen den einander zugeordneten Lautsprechern muß also entsprechend groß gewählt werden, wenn der originale Raumeindruck vermittelt werden soll.

Werden zweikanalige oder vierkanalige Schallaufnahmen über Kopfhörer wiedergegeben, so werden auch bei der Reproduktion des Originalschallfeldes bei der bisher beschriebenen Aufnahmeweise keine allgemein voll befriedigenden Ergebnisse erzielt. Als besondere nachteilig hat sich die sogenannte '^rIm-Kopf-Lokalisation" erwiesen, bei welchem Effekt die,Signalquellen subjektiv mehr oder weniger störend nicht außerhalb des Kopfes im Raum, sondern im oder am Kopf geortet werden.

Da das Abhören von gespeicherten Schallereignissen über Kopfhörer jedoch Anklang, beim Hörer gefunden hat, ist durch neuere Untersuchungen festgestellt worden, daß auch über Kopfhörer eine gute Übertragung von Informationen über den Aufnahmeraum und die räumliche Anordnung von Schallquellen möglich ist, wenn aufnahmeseitig für die Mikrofonanordnung ein sogenannter Kunstkopf eingesetzt wird. Dieser ist einem menschlichen Kopf bezüglich der akustisch wichtigen Abmessungen nachgebildet und besitzt vorzugsweise anstelle der Tromelfelle zwei Mikrofone. Die Informationen, die von diese» "kopfbezogenen" Mikrofonpaar von Schaller-

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eignissen erzeugt -werden, sind gut geeignet, dem Hörer bei der Wiedergabe einen räumlichen Eindruck vom Originalschallfeld zu vermitteln, wobei der Effekt der "Im-Kopf-Lokalisation" nicht mehr auftritt«

Der Nachteil bei diesem zweikanaligen Kunetkopfverfahren besteht unter anderem jedoch in einer nichtbefriedigenden Wiedergabe über Lautsprecher. Der Hörer muß eich sehr genau zwischen den beiden* Lautsprechern aufhalten und hat nicht die Möglichkeit, ·icher eine Vor- und Rückwärtsortung durchzuführen. Durch Drehung des Kopfes können keine zusätzlichen Informationen erhalten -werden, höchstens die nachteilige, daß die Lautsprecher die Wiedergabeschallquellen bilden.

Es ist bisher- kein Mehrkanalsystem,. z.B. ein Quadrofoniesystem, bekanntgeworden, das es mit dem an sich für Kopfhörerwiedergabe gut geeignetem Kunstkopfverfahren gestattet, Schallereignisse gleich gut wahlweise über Lautsprecher oder Kopfhörer zu reproduzieren und den natürlichen Raumeindruck zu vermitteln.

Durch die DT-OS 2 023 377 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei welchem aufnahmeseitig über zwei in einem Kunstkopf angeordnete Mikrofone zwei Signale erzeugt und wiedergabeseitig zwei Lauteprecherpaaren Bugeführt werden. Die Aufteilung der von den zwei Mikrofonkanälen gelieferten Signalspannungen auf vier diagonal angeordnete Lautsprecher

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erfolgt derart, daß von jeder Mikrofonsignalspannung eines Kanals über an sich bekannte Frequenzfilter und/ oder Laufzeitglieder eine weitere Hilfssignalspannung für den ZusatzlautSprecher abgeleitet wird. Zusätzliche Informationen über den Aufnahmeraum oder die Anordnung der Schallquellen in demselben werden hierdurch jedoch nicht gewonnen und somit kann dem Hörer auch nicht das Schallereignis in voller Natürlichkeit nahegebracht werden. Es ist an sich eine Besonderheit der zweikanaligen kopfbezogenen Stereofonie, das sie zumindest bei der Kopfhörerwiedergabe einen annähernd natürlichen Raumeindruck vermittelt, aber es muß immer wieder festgestellt werden, daß die Vor- und Rückwärt sort ung weiterhin verhältni«mäßig unsicher ist.

Auch das Verfahren nach der DT-OS 1 927 401 kann diesen Nachteil nicht beseitigen. Ua besondere Richtungsreize zur Unterstützung der Ortung zu erhalten, wird vorgeschlagen, weitere Stützeikrofone in einem Kunstkopf aufnahneseitig anzuordnen und die von diesen erzeugten Signale über Laufzeitglieder den Hauptsignalen beizumischen. Hierdurch ergibt sich wieder eine ZweikanalStereofonie, die ebenfalls nur eine unbefriedigende Lautsprecherwiedergabe ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Beseitigung der Nachteile der bekannten Verfahren ein Aufnahme- und Wiedergabe syst em zu schaffen, das über Mehrere Übertragungskanäle

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unter Anwendung der kopfbezogenen Stereofonie eine Reproduktion des Originalschallfeldes sowohl über Lautsprecher als auch über Kopfhörer ermöglicht und eine einwandfreie Vor- und Rückwärtsortung gewährleistet} bei Lautsprecherwiedergabe «oll außerdem das scheinbare "Mitwandern¹¹ der Schallquellen bei Drehung des Kopfes vermindert werden·

Die Erfindung geht aus von einem Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittels kopfbezogener Mikrofonanordnungen und ist dadurch gekennzeichnet, daß aufnahme seit ig' mindestens zwei kopfb'ezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, welche akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet sind} wobei die Blickrichtungen der Mikrofonpaare symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen und daß den Mikrofonen jeweils einer kopfbezogenen Seite wiedergabeseitig mindestens eine Schallquelle zugeordnet ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung nachstehend beispielsweise erläutert. Im einzelnen zeigen Figur i und

eine Anordnung von kopfbezogenen Mikrofon-Figur 2 paaren,

Figur 3 eine Anordnung von Lautsprechern "im Wieder-

gaberaumi Figur k eine erweiterte Mikrofonpaar-Anordnung und

Figur 5 ein Mehrkanalsystem für quadrofone Kopfhörerwiedergabe·

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In der Figur 1 ist schematisch in der Aufsicht die aufnahmeseitige Anordnung von zwei kopfbezogenen Mikrofonpaaren gezeigt. Vor den Schallquellen 10, beispielsweise einem Orchester, sind zwei Kunstköpfe 12 und 13 akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet, in der dargestellten Artordnung beispielsweise übereinander. An oder vorzugsweise in den Kunstköpfen 12 und 13 befinden sich je zwei Mikrofone, wobei,bezogen auf die Hauptblickrichtung 11, die in dem zur rechten Seite R weisenden Kunstkopf angeordneten Mikrofone mit den Bezugszahlen Ik und 15 und die in de» zur linken Seite L weisenden Kunstkopf angeordneten Mikrofone mit 16 und 17 bezeichnet sind.

Di· Achsen der Kunstkopfe sind so zueinander ausgerichtet, daß die Blickrichtungen 18 bzw. 19 der einzelnen Mikrofonpaare 14 / 15 bzw. l6 / 17 symmetrisch zu der Hauptblickrichtung 11 verlaufen. Anhand von Figur 2 wird näher erläutert, daß unter der Blickrichtung 18 oder 19 eines Mikrofonpaares hier die vordere Empfangsrichtung einer kopfbezogenen Mikrofonanordnung verstanden wird, wobei die Blickrichtung mit den Mittelsenkrechten 20 bzw. 21 auf die Verbindungelinien 22 bzw. 23 der jeweiligen einander zugeordneten Mikrofone zusammenfallen. In Figur 2 .sind der besseren Übersicht wegen die in diesem Ausführungsbeispiel an sich übereinander angeordneten Kunstköpfe versetzt dargestellt worden.

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Die Erfindung sieht nun weiterhin vor, daß wiedergabeseitig den Mikrofonen jeweils einer kopfbezogenen Seite, also auf der linken Seite H den Mikrofonen 14 und 16 und auf der rechten Seite R den Mikrofonen 17 und 15 mindestens eine Wiedergabeschallquelle zugeordnet ist."

In vorteilhafter Ausgestaltung werden, wie in Figur 3 dargestellt, jedem Mikrofonpaar Ik / 15 und 16 / 17 ein Lautsprecherpaar 2k / 25 und 26/ 27 zugeordnet, wobei die Linien 28 und 29, die die Lautsprecher 2k und 25 bzw. 26 und

/^anordnung '

27 verbinden, die gleiche Richtung der entsprechenden Mikrofonverbindungslinien 22 und 23 aufweisen und sich nahezu in ihrem Mittelpunkt bei M kreuzen* Der Hörende sollte sich vorzugsweise bei M aufhalten.

Bin besonderer Vorteil des beschriebenen Aufnahme- und Wiedergabesystems besteht darin, daß der Hörende wie beim natürlichen Hören seinen Kopf vollständig frei bewegen kann und daß einmal eine im Wiedergaberaum an einer bestimmten Stelle geortete Schallquelle bei der Kopfdrehung nicht mitwandert. Das System, das, wie beispielsweise beschrieben, zwei kopfbezogene stereofone Aufnahmen vorsieht, verhilft dem Hörenden zu einer einwandfreien Ortung und vermittelt einen einwandfreien Raumeindruck· Wenn der Hörende während der Wiedergabe seinen Kopf in verschieden« Richtungen dreht, so kann er die Ortung noch unterstützen·

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In zwei Richtungen, d.h. praktisch in den Diagonalen der LautSprecheranordnung ist die übertragung exakt. Blickt der Hörende z.B. halbrechts im Verlauf der Linie 29, so werden seine Ohren bevorzugt die von den einander zugeordneten Lautsprecher 24 und 25 abgestrahlten Gehörinformationen aufnehmen, beim Blick in haiblinke Richtung im Verlauf der Linie 28 die Signale der Lautsprecher 26 und 27. In den Richtungen dazwischen ergänzen sich beide zweikanaligen Übertragungen der Gehörinformationen so gut, wie beobachtet worden ist, daß auch bei einer Abweichung von den beiden diagonalen Richtungen eine einwandfreie Ortung und Übertragung des Raumeindruckes erzielt wird.

Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft ein Mehrkanalsystem mit vier Übertragungekanälen und zvai kopfbezogenen Mikrofonpaaren· Selbstverständlich kann auch eine Erweiterung des Mehrkanalsystems durch ein drittes oder weitere kopfbezogene Mikrofonpaare gemäß Figur k vorgenommen werden, wobei, wenn drei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, die Blickrichtung 30 des zusätzlichen kopfbezegenan Mikrofonpaares der Symmetrie wegen atit Hauptblickrichtung 11 zusammenfällt. Der besseres Übersichtlichkeit wegen sind auch hier die beispielsweise übereinander liegenden Kunstköpfe auseinander gesogen gezeichnet worden· Die kopfbezogenen Mikrofenpaare können jβdeeh such ähnlich wie gezeichnet neben-

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empfangsorte akustisch nahezu gleichwertig sind, d.h., daß die akustische Beschattung eines Mikrofonpaares durch die Kopfanordnung der anderen Mikrofonpaare vermieden werden sollte.

Das erfindungsgemäße Mehrkanalsystem weist bei der Wiedergabe mit Lautsprechern einen weiteren entscheidenden Vorteil auf. Um den Eindruck eines großen Raumes und eine großräumige Bewegung der Schallquellen zu erzielen, ist es nicht mehr notwendig, einen großen Abstand der Lautsprecher vorzusehen! die Lautsprecher können sich in der Nähe des Kopfes des Hörenden oder atfch in einem mehr oder weniger großen Abstand von demselben befinden. In allen Füllen gilt, daß eine Kopfdrehung die Ortung nicht stört, sondern -die Ortung«schärfe sogar noch verbessert.

Bei einer Weiterbildung des Systems nach der Erfindung sind gemäß dem kennzeichnenden Merkmal eines weiteren UnterenSpruchs aufnähmeseitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen, deren Blickrichtungen einen Winkel von etwa 90° einschließen und symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen, und Jedem Mikrofon einer von vier Lautsprechern zugeordnet ist, die an den Enden vorzugsweise einer quadratischen Fläche angeordnet sind, wobei sich Jeweils zwei einander zugeordnete Lautsprecher diagonal gegenüber liegen. Diese Konfiguration iat in

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Figur 3 darg·«teilt.

Bei einem Mehrkanalsystem nach der Erfindung kann die Wiedergabe der mit zwei kopfbezogenen Mikrofonpaaren aufgenommenen Schallereignisse auch über einen quadrofonen Kopfhörer 31, d.h. mit einem Kopfhörer, der vier Wiedergabeschallwandler besitzt, erfolgen. Wie in Figur 5 dargestellt, werden die Wiedergabeschallwandler jeweils einer Kopfseite, also die Wandler 32 und 34 bzw. 35 und 33« den entsprechenden Mikrofonen einer kopfbezogenen Seite, also den Mikrofonen 14 und 16 bzw. 17 und 15 zugeordnet·

Die Wiedergabe kann auch über einen zweikanaligen Stereokopfhörer erfolgen· Da aufnahmeseitig gemäß der Erfindung Mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen sind, werden die Mikrofone jeweils einer Seite rückwirkungsarm über beispielsweise eine Mischschaltung zusammengeschaltet dem Wiedergabeschallwandler der entsprechenden Kopfhörerseite zugeordnet.

Da nach einem kennzeichnenden Merkmal des erfindungsge-. ■SBen Mehrkanalsystems mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonanordnungen vorgesehen und nahezu akustisch gleichwertig angeordnet sind, sind die abgegebenen elektrischen Signale ebenfalls gleichwertig und es ist

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demzufolge zur Funktion nicht notwendig, durch besondere Laufzeitglieder und/ oder Frequenzfilter die einzelnen Übertragungskanäle zu bewerten, wie es z.B. in dem zum Stande der Technik zitierten OS-Schriften vorgeschlagen wird. In vorteilhafter Weise können die Übertragungskanäle, die zwischen den Mikrofonen und den diesen jeweils zugeordneten Wiedergabeschallwandlern eingeschaltet sind, die gleichen elektrischen Übertragungeeigenschaften aufweisen. Bs ist dadurch möglich, für die Wiedergabeeinrichtung normale vierkanalige Verstärkeranlagen, wie si· * für die Quadrofonie ζ.Z, üblich sind, einzusetzen. Es wird jedoch beim Gegenstand der Erfindung nicht ausgeschlossen, an sich bekannte Maßnahmen zur Verbesserung der Ortung, wie z.B. die Anordnung von Laufzeitgliedern und/ oder Frequenzfilterwin die Ubertragungskanäle, vorzusehen. ·

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Claims

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Patentansprüche

ft W Mehrkanalsystem zur Aufnahme und Wiedergabe stereofoner Darbietungen mittel· kopfbezogener Mikrofonanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmeeeitig mindestens zwei kopfbezogene Mikrofonpaare vorgesehen Bind, welche akustisch gleichwertig nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Blickrichtungen der Mikrofonpaare symmetrisch zu einer Hauptblickrichtung verlaufen und daß den Mikrofonen jeweils einer . kopfbezogenen Seite wiedergabeseitig mindestens eine Schallquelle zugeordnet ist.

2. Mehrkanalsystem nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikrofonpaar wiedergabeseitig ein Lautsprecherpaar zugeordnet ist, wobei die Linien, die jeweils zwei einander zugeordnete Lautspreeher verbinden« die gleiche Richtungsanordnung'der entsprechenden Mikrefonverbindunfslinien aufweisen und «Ale LautsprecherverbifeeLungslinien sich nahezu in ihren Mittelpunkten kreusen·

J. Mehrkanalsystem smelt Aasprusfe I, dadurch gekiiSBiichn e^t| 4*1 aufnähmeseitig sw·! kopf- »exegene Mikrofe»paare vergesehen sind, deren Blickrlehtmngen einea ¥iakel tm etwa 90° einsehlieSen und syeaietrisch zu eimer ÜMtptblickrichtung verlaufen, und'

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jedem Mikrofon einer von vier Lautsprechern zugeordnet ist, die an den Enden vorzugsweise einer quadratischen Fläche angeordnet sind, wob·! sich Jeweils zwei einander zugeordnete Lautsprecher diagonal gegenüber liegen·

4. Mehrkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß aufnahme«itig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare und für die Wiedergabe ein quadrofoner Kopfhörer vorgesehen sind, wobei die Wieder· gäbeschallwandler jeweils einer Kopfseite den entsprechenden Mikrofonen einer kopfbezogenen Seite entsprechen·

5. Mehrkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzei chnet, daß aufnahmeββitig zwei kopfbezogene Mikrofonpaare und wiedergabeseitig ein »weikanaliger Stereokopfhörer vorgesehen sind, wobei die kopfbezogenen Mikrofone jeweils einer Seite rückwirkungsarm über beispielsweise ein· Misohschaltung zueaaaen dem Wiedergabe schallwandler der «st sprechenden Kopfhörerseite zugeordnet sind·

6. .Mehrkanalsystem nach eine« d*r vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

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zwischen den Mikrofonen und den diesen jeweils zugeordneten Wiedergabeschallwandlern eine der Mikrofonanzahl entsprechende Zahl von Übertragungskanälen vorgesehen sind, welche die gleichen elektrischen Übertragungseigenschaften aufweisen.

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