DE2406712A1 - Freiraum-abhoeranordnung fuer mehrkanalige akustische stereodarbietungen - Google Patents

Description

• ErfindungsBeschreibung Stereophones mehrkanaliges Anhören von akustischen Darbietungen mit dem Zweck der Vermittlung des Eindruck einer weitgehend naturgetreuen Raumigkeit (HIFI) beim Hörer läßt sich heute optimal nur vermittels Doppelkopfhörern oder Doppelohrklips verwirklichen. Nur mit der unmittelbaren Heranbringung der Akustiksignale an die Hörorgane ist eine echt subjektive Empfindung von Richtungshören, und zwar nicht nur "rechts-links" sondern auch "vorn-hinten' und gegebenenfalls "oben-unten" bei der Hörperson zu erreichen.
• Die hierbei benötigten Schallsender am Kopf werden aber - besonders wenn diese für längere Zeitdauer angelegt werden - von vielen Trägern als sehr lästig empfunden. Die Anwendung von abgesetzt dislozierten Schallstrahlern hat aber, wie erwähnt, den Nachteil, dass infolge der niemals exakt einzuhaltenden gleichen Entfernung derselben von der Hörperson im besonderen die Phase der von rechts und links aufgefaßten Signale niemals denen der - beispielsweise mittels Kunstkopfes - aufgenommenen Originalsignale entsprechen können.
• Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, diesen Mangel zu beseitigen, indem entweder eine Entfernungsmessung.Ton 1 den Schallsendern zurHörperson vorgenommen wird und die so gewonnenen Meßdaten für eine Kompensation der durch die unsymmetrische Lage der Hörperson verursachten Pkasenverschiebungen zwischen den Hörkanälen verwertet werden, oder aber indem die erforderliche Kompensation durch zweckentsprechende Verlängerung der Signalwege in Abhängigkeit von der position der Hörperson geschieht. Mit anderen Worten: Es werden eifindungsgemäß zweckdienliche Maßnahmen getroffen. um die durch Lageveränderungen der Hörperson hervorgerufenen akustischen Signalfehler (gegeneinander versetzte Phasenlage der Hörkanäle)zu beheben.
• Die verschiedenen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweisen seien an den folgenden Beispielen erläutert: Im ersten Beispiel (FIG.1B) befinden sich rechts und links der Hörperson die beiden Lautsprecher LSL und LSR. Unmittelbar in deren Nachbarschaft ist je eine Entfernungsmeß-Anordnung angebracht, die laufend den augenblicklichen Abstand bis zur zugeordneten Seite des Zuhörerkopfes bzw. der Symmetrieehene registriert. Aus der Differenz dieser beiden ermittelten Abstände wird vermittels Vergleichs oder Differenzbildung ein analoger Richtwert t bestimmte der dazu benutzt wird, die zeitliche Lage der Signale von linkem und rechtem Hörkanal derart gegeneinander zu verschieben, dass beide Signale zum exakt richtigen Zeitpunkt bei den jeweiligen Ohren der Hörperson P ( OL und OR) eintreffen. Diese Versoiebung kann zum Beispiel ao erfolgen, dass die SignaLe kontinuierlich auf einem endlosen rotierenden (Magnet9Signalträger S (in FIG.1A) aufgezeichnet werden, danach unmittelbar wieder abgenommen werden. Zwischendurch erfolgt jeweils vollkommene Lödchung der Signale vermittels der Löschköpfe LK1 und LK2. Dabei besitzen die beiden Aufnahmeköpfe AK1 und AK2 sowie der Wiedergabekopf WK1 eine feste Position zum Signalträger, während der zweite Wiedergabekppf WK2 auf einer Führungsschiene FS um die Trommelachse herum schwenkbar angeordnet ist. Die Einstellung dieses zweiten Wiedergabekopfes geschieht vermittels der vorher angeführten, der Lagedifferenz der Hörperson analog proportionalen Richtkraft , welche sowohl positive wie negat;ve Werte annehmen kann, jenachdem sich der Kopf der Hörperson näher am rechten oder linken Lautsprecher befindet.
• FIG.1C deutet ein Verfahren an, bei dem in an sich bekannter Weise durch Impulssignale (IR oder Radio) die Entfernungsmessung vorgenommen wird. Bei Nichtsymmetrie der Lage der Hörperson sind die zu gleicher Zeit, aber auf untereschiedlicher Frequenz abgestrahlten Signale um die der doppelten Wegdii'ferenz entsprechendeA Zeitdauer dt gegeneinander versetzt.
• Die Auflaaung eines Kondensators vermöge einer Schaltanordnung entsprechend einem resultierenden Richtpotential t ist genau proportional der Zeitspanne St zwischen dem Eintreffen von IR und IL. Bei Umkehr der Eintreffzeit mimmt das Potential negative Werte an.
• Bei einer anderen Anordnung ist der Träger mit einer Uberlagerungsfrequenz ¢moduliert, deren Wellenlänge im Raum etwa gleich dem Abstand zwischen linkem und rechtem tautaprechersystem entspricht0 (Das würde für den akustischen Bereich etwa eine Modulationsfrequenz von 1dd Hz, i Radiobereich hingegen von etwa 1dO MHz bedeuten). In diesem Fall wird unter Zuhilfenahme einer Phksenbrücke nach Demodulation und Gewinnung der ModultLtionsfrequenz aus dem Phasenunterschied unmittelbar die analoge Richtspannung zur Steuerung des zweiten Wiedergabekopfes WK2 gewonnen.
• Bei dem Beispiel der Impulsanordnung sind in jedem der beiden Empfangsteile Entfernungstore vorgesehen, welche jede Mehrdeutigkeit der auszuwertenden Signale durch unerwünschte Echos oder Mehrfachechos ausschließen. Die Öffnungszeitdauer beschränkt sich auf den potentiellen Bewegungsspielraum der Hörperson bis jeweils zwei Drittel der Gesamtstrecke zu den Lautsprechern, also beispielsweise je einen Meter, In einem anleren Beispiel des Erfindungsgegenstandes, dys schematisch in FIG.6 dargestellt ist, werden jeweils links und rechts der Hörperson über die Sender EI bzws E2 und die zugehörigen Empfänger R1 bzw. R2 bei der Hürperson reflektierte @@@@@@@@@@@@@@@@@@ modulierte trägersignale über- modulierte TrXgeroignale Ubertragen. Nach erfolgter Aufzeichnung auf zusätzlichen Signalträberspuren (4 ) und anschließender Demodulation in D7 bzw. D2 werden diese Signale einer Pib8enbrücke zugeführt, aus welcher die Richtspannung für die Einstellung beispielsweise von WK2 entnommen wird. Die Verdrehung von WK2 erfolgt nun solange1 bis ein Abgleich erfolgt und die Richtspannung auf Null abgesunken, d.h. kein Richtmoment mehr vorhanden ist. In starrer Verbindung mit WK2 recltte) mit WK2 befindet sich darunter der Wiedergabekopf fur das eine Nutzkanal eineuzanasignal. Der dazugehörige (in FIG.6 unterhalb dargestellte) Signalträger S2 rotiert in gleichem Sinn jeich nur mit der halben Umdrehungszahl n/2, wodurch die größere (Faktor 2) Signalverzögerung des aüf den Sigaalträger aufmodulierten Hilfssignals gegenüber derjenigen der Nutzsignale tranformiert wird, Bei einer ähnlichen Ausführung sitzen beide Signalträger zur Speicherung auf gemeinsamer Welle1 wobei hier durch eine Storchschnabelmechanik dafür gesorgt wir, dass der bewegliche Wiedergabekopf WKg für das Nutzsignal nur halb soweit geschwenkt wird wie der Wiedergabekopf für das Hilfssignal Ein weiterer Ausführungsbeispiel der Erfindung umgeht die Entfernungsmessung vermittels eines Kunstgriffs: (FIG.2) Am Kopf der Hörperson P befinden sich rechts und links Je ein Sender, welcher jeweils einer mit den zugehörigen Nutzsignalen modulierten Träger ausstrahlt, wobei beide Frequnnzbänder oberhalb des Hörbereichs-Spektrums gelegen sind. Kennzeichnend für diese erfinderische Anordnung ist es, dass die rechte Partie mit dem l in ken Nutzsignal und die linke Partie mit dem recflten Nutzsignal beaufschlagt wurde. Nach Demodulation in D1 bzw D2 ind Verstärkung in V1 bzw. V2 werden die Signale - nunmehr seitenrichtig - den Lautsprechern LSL und LSR für linken bzw. rechten Hörkanal zugeführt.
• Ein gemäß FIG.5 offenbartes Ausführungsbeispiel der Erfindung vermeidet die Verwendung von Ultreschallsendern (bzw. von Empfängern, sofern man Sender und empfänger vertauschen wollte) bei der Hörperson, Hier sind die beiden Lautsprecher für rechtes bzw. linkes Nutzsignal unter räumlich jeweils 60° zur Symmetrieebene angebracht. Zweckmässig ist dabei eine Anbringung in etwa 25° Elevation zum Kopf der Hörperson und 34° zur Symmetrieebene zu wählen, wobei der mittlere Abstand von P zu den Lautsprechern dem Abstand zwischen dem linken und rechten Lautsprecher identisch wäre.
• Unter den nun gegebenen räumlichen Verhältnissen hat nur eine Verlage- rung der Hörperson parallel zurSymmetrieebene einen sehr minimalen, unschädlichen Einfluß auf die zeitliche Signalbeziehung beider Kanäle untereinander. Zeitphasenfehler der Hörkanäle untereinander werden bei Bewegungen der Hörperson senkrecht zur Symmetrieebene bei der hier dargestellen Anordnung voll auskompensiert. Entscheidend ist cos# = ½ Ein weiteres Beispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert FIG.4 schematisch Die Nutzsignal-Lautsprecher LSL und LSR befinden sich hier links bzw. rechts seitlich der Hörperson Pt die einen unbeschwerlichen SchallwellenrefLektor RF (in Kopfmitte) trägt. Neben dem rechten Lau,tsprecher LSR befinden sich ein Sender El und ein Empfänger RI für eine Trägerfrequenz f1 auf einem Schallfrequenzband oberhalb des Hörbereichs. Die Modulation des Trägers mit dem Nutzsignal des linken Hörkanals erfolgte im Modulator M1. Daneben befind-et'sich ein weitererSender E2 für den Träger f21 der im Modulator M2 mit dem Nutzeignal für den rechten Tonkanal moduliert ist. Der Empfänger für den Träger f2 befindet sich im gleichen Abstand wie die beiden Lautsprecher voneinander auf der linken Seite etwas oberhalb so, dass eine UnterXrechung der Übertragungslinie durch die Hörperson ausgeschlossen ist. Die jeweiligen Trägerfrequenzen liefern die Oszillatoren Q1 üne Q2. Die Beschallung der HörperSon vollzieht sich in gleicher Weise wie bei den vorher erläuterten Beispielen von links bzw, rechts. Natürlich kann sie ein wenig schräg von oben erfolgen. - Eine Verlagerung der Hörperson P um eine Strecke a nach links wärde nun zunächst eine Verfrühung (ohne den vorherigen Umweg) des Linkssignals gegenüber dem Rechtasignal um die Zeitdauer 2 a zur Folge ha--V, ben, wobei v5 die Schallgeschwindigkeit in Luft bedeutet. Diese Verfrühung sind jedoch durch eine Verzögerung vom gliichen Betrag kompensiert, welche das Linkssignal vorher auf dem Weg vom Sender S1 zum Reflektor RF und wieder zurück zum zugehörigen Empfänger R1 für fi erfahren mußte. Damit ist die volle Gewähr für eine phasengetreue Wahrnehmung der beiden Nutzsignale durch die Hörperson gegeben. Bei allen hier aufgeführten Verfahren, bei denen die Nutzsignale vorübergehend Hilfsträgern (seien diese nun elektromagnetischer oder akustischer Art) z.
• B. in~Frequenzmodulati'on aufmoduliert wurden, erfindungsgemäß vermittels anschließender Amplitudenbegrenzung auf ihren Standard-Pegel redusiert. Eine unabhängige Lautstärkeregelung und ein Abgleich (BIAS) für Rechts/Linkskanal geschieht im Anschluß an die erfolgte Demodulation.
• Schließlich zeigt FIG.5 noch schematisch eine Anordnung für mehrere Hörpersonenlim gleichuRaum)?1, P2,P3 etc, die sich nicht nebeneinander befinden und dieselbe akustische Darbietung hören. Hier ist für jede der Personen eine individuelle analoge Abhöranordnung gemäß den vorher aufgeführten Ausführungsbeispielen vorgesehen, wobei zur Vermeidung volt gegenseitigen Störungen die einzelnen Hilfsträgersysteme mit unterschiealichen spektralen selektiven Frequenzbändern fta1 und fta2 , ftb1 und ftb2 , ftc1 und ftca uw. arbeiten Es soll hier nochmals betont werden, dass in den rein schematischen Darstellun'de.r FIG. 1 bis 6 alles Unwichtige der besseren Ubersichtlichkeit wegen fortgelassen wurde.
• Ein letzten Beispiel zeigt schließlich eine Mddifikation der Anordnung gemäß FIG.4 : Hier befinden sich die ReflektDren für das Trägersignal (ft1) nicht bei der Kopfmitte der Hörperson P (RF), sondern an der Kopfseite (RF'). In dieser Modifikation ist der Empfänger R2 (links) justierbar angebracht. Er wird jeweilig um einen Streckenbetrag herausgezogen (gemäß R2'in FIG.4), welcher dem Abstand d der Reflexionsebenen ,(z0B. linkes zu rechtem Ohr) bei der Hörperson P entspricht.
• Damit wird die Forderung nach äquivalenter Laufzeit für rechtes und linken Signal voll erfüllt.
• Die Feinjustierung für den Pahsen- und Amplitudenabgleich Rechts/Links-Kanal geschieht durch einen Reglerzusatz bei der Hürperson - über Draht oder Funk ferngesteuert - unter Zuhilfenahme eines beidkanalig identischen Testsignals auf der Basis einer "Mittfenwahrnehmung" Das bedeutet, die Hörperson gleicht solange (abwechselnd Phase, Ampli.tude, Phase usw.) ab, bis der eindeutig sichere Eindruck erzeugt wird, die Pseudo-Schallquelle befände in der itte beispielsweise vor der Eörperson.

Claims (9)

Patent-Ansprüche

1) Freiraum -Abhöranordnung für mehrkanalige akustische Stereodarbietungen, dadurch gekennzeichnet, dass Massnahmen getroffen sind, um bei jeglicher Lageveränderung der abhörenden Person eine zeit- und phasengerechte, den(akustischen)Audiosignalen natürgetreu entsprechende Wahrnehmung zu bieten.

2) Abhöranordnung nach 1) dadurch gekennzeichnet, dass Entfernungsmessungen von der Hörperson jeweils zu den seitlich zu ihr angeordneten Lautsprechern vorgenommen werden und dass aus der Differenz der ermittelten Messwerte ein Richtmoment abgeleitet wird, mit dessen Hilfe das infolge seiner kürzeren Wegstrecke bei der Hörperson zu früh eintreffende Signal so weit verzögert wird, dass Phasenrichtigkeit zwischen Rechts- und Linkssignal erzielt wird.

3) Ahhöranordnung nach 1) und 2) dadurch gekennzeichnet, dass für die Verzögerung des verfrühten Signals eine Speichereinrichtung in Form eines endlosen Signalträgers Verwendung findet, wobei die Signalverzögerung für den einen Kanal konstant, die für den anderen hingegen variabel ausgelegt ist in dem Maße, wie infolge der potentiellen Verlagerung der Hörperson relative Zeitt verschiebungen resultieren können, und dass dabei für den zweiten Kanal ein Wiedergabekopf, der um die Achse des rotierenden Signalträgers geschwenkt werden kann, vorgesehen ist0 4) AbhörFnõrdnung nach 1) bis 4) dadurch gekennzeichnet, dass für die Entfernungsmessuigen Impulsmodulation Anwendung findet, wobei die Impulsfolge nicht häufiger ist, als etwa der zehnfachen Zeitdauer zwischen Abstrahlung und Rückempfang nach Reflexion am Meßabjekt,1Hörerkopf"entspricht und dass vermittels der Einführung je eines Entfernungstors für die Empfangssignale von etwa der Breite einer halben Signallaufzeit(Sender-Reflektor-Empfänger) schädliche Störechos keinen Einfluß auf die Messergebnisse haben können.

+das heißt: Abhöranordnung,unter Vermeidung von kmpfhörer-oder hörclipsartigen den Kopf der Hörperson berührenden oder belästigenden Gebilden konzipert.

5) Abhöranordnung nach 1) dadnrch gekennzeichnet, dass bei der Hörperson für jeden Hörkanal je ein akustischer Sender oberhalb des Hörbereichs vorgesehen ist, welcher jeweils nach rechts und links mit den Nutzsignalen frequenz- oder phasenmodulierte jedoch unterschiedliche Trägerfrequenzen abstrahlen, dass diese Signale von in der Nachbarschaft der Nutzlautsprecher befindlichen hinreichend breitbandigen u.

selektiven Empfängern aufgenommen werden, dass diese Signale nach Amplitudenbegrenzung, Demodulation und Verstärkung den jeweils auf der gegenüberliegenden Seite vorhandenen Nutzlautsprechern zugefahrt Werden, wobei demnach das Linkssignal anfangs dem Ultraschallträger in Richtung zum Empfänger rechts und das Rechtssignal in Richtung zum Empfänger links der Hörperson aufmoduliert worden warO 6) Abhöranordnung nach 1) und ) dadurch gekennzeichnet, das bei der Hörperson sich nur ein Schallreflektor, Sender und Empfänger für die Ultraschal';ignale jedoch beide rechts und links(ingruppenweiser Zuordnung) der Hörperson befinden, wohingegen die beiden Nutz-Lautsprecher für Rechts- und Linkskanal in einem Raumwinkel von 660 vor der Hörperson so angeordnet sind, dass die Entfernung von der Hörperson zu den Lautsprihern angenähert doppelt so groß ist wie die Entfernung zu den seitlich befindlichen Sende- und Empfangsfühlern.

7) Abhöranordnung nach 1) dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sender für die Trägerfrequenzen(oberhalb des Hörbereichs) und der eine der beiden Empfänger seitlich in der Nachbarschaft(Abstandsebene) des einen Nutzlautsprechers, derjenige Empfänger für den zweiten Kanal in der Nachbarschaft(Abstandsebene) des zweiten Nutzlautsprechers disloziert ist, sodass nur die Signale der erstgenannten SendeSmpfangsanordnung bei der Hörpersonmitte an einem Reflektor reflektiert werden, wobei analog wie gemäß 5) und 6) die reflektierten Signale nach Verarbeitung alsdann seitenrichtig dem Lautsprechersystem auf der jeveilig gegenüberliegenden Seite und die übertragenen Signale des zweiten Kanals gleichfalls dem dem Empfänger gegenüberliegenden Lautsprechsystem zugeführt werden., wobei die Anordnung der Ubertragung derart(beispielsweise etwas oberhalb der Hörperson)*etroffen ist, dass eine Unterbrechung dieser Verbindung durch Dazwischengelangen der Hörperson selbst ausgeschlossen ist.

8) Abhöranordnung nach 7) dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexion nicht in der Symmetrieebene bei der Hörperson(Kopf) sondern an der Seite derselbsn(Ohrbereich) erfolgt und dass(zwecks Kompensation der damit bedingten Signalverfrühung) eine Justiervorrichtung für den Empfänger der Signalübertragung von einer zur anderen Seite vorgesehen ist, welche ein Herausziehen und Fixieren des besagten Empfängers in Richtung Sender um den doppelten Abstand des Reflektors von der Hörerkopf-Symmetrieebene gestattet.

9)>Abhöranordnung nach 1) bis 7) dadurch gekennzeichnet, dass von Hand der Eijrperson(per Funk oder per Draht) fernnubedienende Regler zum Feinabgleich für Phase sowie Amplitude der beiden Hörkanäle vorgesehen sind, wobei ein beidkanalig analoges eindeutiges Testsignal zur Einstellung auf,,Eindruck Signal-Mittenortung" dient.

1d) Abhöranordnung hach 1) bis 5) und 7) bis 9) dadurch gekennzeichnet, dass zur Wahrnehmung derselben akustischen Stereodarbietung durch mehrere Hörpersonen im selben Raum eine Anzahl analoger Anordnung gemäß den als Beispiel genannten Versionen 1) bis 5) oder 7) bis 9) räumlich hintereinander vorgesehen sind, wobei die jeweilig zugehörigen Funk- bzw. Ultraschall-Linien mit selektiven unterschiedlichen Frequenzen arbeiten und die Lautsprechersysteme ausgeprägte zumindest horinzontale Richtcharakteristika aufweisen.

L e e r s e i t e