DE2455336C3 - Interferenzlautsprechersystem für stereophone Wiedergabe - Google Patents

Description

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in den Frequenzbereiche? 300—600 Hz und 2—10 KHz um 90° vor-oder nacheilt

2. Interferenzlautsprechersystem mit verschiedene Frequenzbereiche abstrahlenden Lautsprechergruppen nach Anspruch 1, z. B. mit einer Mitteltongruppe und mit einer Hochtongruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprechergruppen in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet sind, wobei die Schallzentren der Mitl-jnlautsprecher der Gruppen etwa senkrecht übereinanderliegen.

3. Interferenzlautsprechersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baßlautsprecher für die Tiefenfrequenzen unter 200 Hz in der Gehäusedecke nach oben abstrahlend angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Interferenzlautsprechersystem für stereophone Wiedergabe, das sowohl ein Mittensignal (Summensignal) als auch zwei Seitensignale (positives bzw. negatives Differenzsignal) abstrahlt und bei dem sämtliche Lautsprecher in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind und nach vorn abstrahlen, wobei in dem für die Ortung maßgeblichen Frequenzbereich (über 300 Hz) der Verstärkerkanal für die Seitensignale eine starke Anhebung der tieferen Frequenzen gegenüber dem Verstärkerkanal für das Mittensignal aufweist, derart, daß durch die frequenzabhängigen Amplituden und Phasenlagen der Seitensignale gegenüber dem Mittensignal nach deren akustischer Superposition für die Hörer getrennt Rechts- (X) und Linkssignale (^entstehen, nach Patent 20 46 776.

Der Mittenlautsprecher wird mit dem Mittensignal

angesteuert, während die beiden Seitenlautsprecher gegenphasig mit dem Seitensignal, dessen Frequenzgang p(w) ein Tiefpaßverhalten aufweist, angesteuert werden (vgl. die Erläuterung anhand der F i g. I(a)).
Das im Hauptpatent näher beschriebene Interferenzverfahren ermöglicht eine stereophone Wiedergabe mittels dreier Lautsprecher, die in geringem Abstand voneinander in gemeinsamem Gehäuse untergebracht sind, während bei der Intensitätsstereophorie mindern stens zwei räumlich getrennte Lautsprecher oder Lautsprechergruppen erforderlich sind, weil deren Abstand für die Basis des Klangbildes maßgebend ist.

Für Hörplätze in der Umgebung der Symmetrieachse der Lautsprechergruppe ergeben sich folgende Vortei- :5 Ie:

1. Die Erscheinungen des »Loches in der Mitte« bzw. der »Verbreiterung der Mitte« treten nicht auf;

2. die Basis wird eindrucksvoll verbreiten; selbst in einer Entfernung von 6 m erlebt man eine dem Hörwinkel von 60° entsprechende Basisbreite, und im Nahbereich von ! m erzielt man bei Kunstkopfaufnahmen einen Hörwinkel von über 120° bei geringfügigen Oben-Unten-Effekten;

3. der Hörer erlebt eine größere Klangfülle und eine bessere Tiefenauflösung.

Nachteilig ist bisher noch die verkleinerte nutzbare Hörfläche, in der die virtuellen Schallrichtungen mit denen am Ort der Stereoaufnahme übereinstimmen.

jn Aber auch neben der Symmetrieachse ist die Klangfülle noch zufriedensiellend, während sich die virtuellen Schallrichtungen bei Bewegung verschieben, und die oft wesentliche Durchsichtigkeit der Darbietung geht erst weit neben der Symmetrieachse verloren.

J) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung nach dem Hauptpatent das räumliche Auflösungsvermögen noch zu verbessern, insbesondere um Oben- und Untenortungen sowie Nah- und Fernortungen bei Kunstkopfaufnahmen naturgetreu zu ermöglichen, und die geringfügige Abhängigkeit von der Entfernung des Hörers zur Lautsprechergruppe zu vermindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abstrahlungszentrum des mittleren Lautspre-

4> chers um einen Betrag 0,5<zl/<4(cm) vor oder hinter die Ebene durch die Abstrahlungszentren der Interferenzlautsprecher versetzt ist, daß die Abstrahlungsrichtungen der Interferenzlautsprecher mit der Abstrahlungsrichtung des Mittenlautsprechers einen Winkel zwischen -20° und +20° bilden, daß der Frequenzgang p(w) im Bereich 210² bis 21O³Hz ein Tiefpaßverhalten mit einer Tiefenanhebung von 20^±5 dB pro Dekade hat und daß der Phasenverlauf von p^H^gegenüber der Bezugspha?enkurve

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in den Frequenzbereichen 300—600 Hz un : -IO KHz um 90° vor-oder nacheilt.

Es ist zwar bereits bekannt, in einem Rundfunkempfängergehäuse symmetrisch zu einem mittleren Lautsprecher zwei Paare von Hochtonlautsprechern, deren Achsen divergieren, in Ebenen vor bzw. hinter diesem

6') Lautsprecher anzuordnen (ETZ-B, 1955, S. 75), wobei gegebenenfalls noch zusätzliche Lautsprecher seitlich zur Verbreiterung der Basis eingesetzt werden (DE-AS 11 60 894), jedoch handelt es sich hier um Versuche zur

Verbesserung des Klangeindrucks aus den Anfängen der Intensitätsstereophonie.

In der Zeitschrift Acustica, 1969/70, S. 153 bis 162, wird im Zusammenhang mit kopfbezogener Intensitätsstereophonie über die Verbesserung des Richtungseindrucks durch aufbereitete Kompensationssignale berichtet, jedoch wird hier das Schallfeld in üblicher Weise mittels zweiter auf einer Basis stehender, getrennter Lautsprecher erzeugt

Bei einer Einrichtung mit verschiedene Frequenzbereiche abstrahlenden Lautsprechergruppen, ζ. Β. einer Mitteltongruppe und einer Hochtongruppe, kann der Versatz Albei der Mitteltongruppe bevorzugt zwischen 1,5 und 4 cm und bei der Hochtongruppe zwischen 0,5 und 2 cm liegen. Für die Mitteltongruppe kann auch die Abstrahiungsrichtung des Mittenlautsprechers mit der der Interferenzlautsprecher übereinstimmen, d. h. der Schrägwinkel gleich Null sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vorzugsweise die Lautsprechergruppen in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet, wobei die Schaiizentren der Milteniautspreeher der Gruppen etwa senkrecht übereinanderliegeii. Vorteilhaft kann ein zusätzlicher Baßlautsprecher für die Tiefenfrequenzen unter 200 Hz vorgesehen sein, der in der Gehäusedecke nach oben abstrahlend angeordnet ist

Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt in schematischen Darstellungen

Fig. 1 in Draufsichten die beiden alternativen Anordnungen (a) und (b) der Lautsprecher mit Bezug auf einen Hörer,

F i g. 2 in der Draufsicht eine durch Zusatzlautsprecher erweiterte Einrichtung gemäß F i g. l(a),

F i g. 3 ein Schaltbild zu F i g. 2,

Fi g. 4 ein Ausführungsbeispiel mit Maßangaben.

F i g. 1 zeigt eine strichpunktiert angedeutete Lautsprecherbox 1 mit einem Mittenlautsprecher 2 und zwei seitlichen Interferenzlautsprechern 2. Dem Mittenlaut-Sprecher 2 wird das A/-Signal direkt zugeführt, und den Seitenlautsprechern 3 das 5-Signal über den Verstärker 4. Mit 5 ist der Hörer bezeichnet, der sich in der Symmetrieachse der Einrichtung befindet. Der seitliche Abstand der Interferenzlautsprecher 3 ist b. In F i g. !(a) ist das Schallzentrum des Mittenlautsprechers 2 gegenüber der Ebene durch die Schallzentren der Interfei'enzlautsprecher 3 um den Betrag Al nach vorn (in Richtung auf den Hörei 5) versetzt, und in Fig. l(b) um den Betrag —Al nach hinten. Außerdem konvergieren die Abstrahlungsrichtungen der Interferenzlautsprecher 3 in Fig. l(a) gegen die Symmetrieachse um den Winkel ß, während sie in Fig. I(b) um den Winkel — β divergieren. Der Verstärker 4 ändert den Phasenverlauf p(w) des 5 Signals gegenüber der Bezugsphasenkurve

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derart, daß in den Frequenzbereichen 300—600 Hz _bo einerseits und 2—1OkHz andererseits seine Phase um 90° vor- oder nacheilt.

In Fi g- 2 ist die Einrichtung nach F i g. 1 ergänzt durch zwei seitlich aufgestellte Zusatzlautsprecher 6. Die Einrichtung wird mit den beiden Seitensignalen X und Y gespeist, wie sie an den beiden Ausgängen eines normalen Rundfunkempfängers für stereophone Übertragungen auftreten. Aus den beiden X-, K-Signalen werden das Mittensignal M=X+Yuna das Seitensignal S=X- Y gebildet und der Lautsprechergruppe 1, wie in Fig. 1 dargestellt, zugeführt. Den geradeaus strahlenden Seitenlautsprechern 6 werden die X-, V-Signale jeweils einmal seitengleich direkt, das andere Mal über Kreuz über eine Verstärkerschaltung 7 mit einer Übertragungsfunktion ^iv^zugeführt

Durch die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 gewinnt man bei nahezu beliebigem Abstand b der Interferenzlautsprecher eine Basisverbreiterung — vom Standpunkt des Hörers 5 — auf einen Winkel von mindestens γ = 60° und eine Verbesserung der Tiefenwirkung. Die Übertragungsfunktion K(w) bewirk' 'δ der Rückkoppelschaltung nach Fig.2 die Kompensation des akustischen Übersprechens, um die Vorteile der subjektiven Stereophonie aufrechtzuerhalten.

In F i g. 3 ist ein Schaltungsbeispiel für die Verstärkerschaltung 7 zur Bildung der Übertragungsfunktion K(w) angegeben.

Ein erprobtes Ausführungsbeispiel einer Kompaktbox nach der Erfindung zeigt F i g. 4. Der Überlagerungseffekt wird erzielt durch eine Mateltongruppe I, die den Frequenzbereich 200 Hz bis 4 kHz überträgt, und durch eine Hochtongruppe II, die den Bereich 4 kHz bis 20 kHz überträgt. Die phasen- und amplitudengerechte Überlagerung erreicht man mittels eines Versatzes des Miuenlautsprechers um Al= 2 cm in der Mitteltongruppe und um Al= 1 cm in der Hochtongruppe, wie zuvor beschrieben. Der Seitenabstand der Seitenlautsprecher beträgt in der Hochtongruppe II b= 14 cm und in der Mitteltongruppe Ib = 27 cm. In der Hochtongruppe II sind die Seitenlautsprecher um einen Winkel 0=10° gegen die Symmetrieachse geschwenkt, auf der der Mittenlautsprecher liegt, während in der Mitteltongruppe I die Abstrahiungsrichtung aller drei Lautsprecher parallel isi.

Fig.4 zeigt außerdem die FrontDiatte !0 der Lautsprecherbox, und man erkennt, daß die Hochtongruppe II über der Mitteltongruppe I angeordnet ist und die Schallzentren der Mittenlautsprecher der Gruppen senkrecht übereinanderliegen. In der Decke der Lautsprecherbox ist, gestrichelt angedeutet, ein Baßlautsprecher 11 angeordnet, der im wesentlichen die Frequenzen unter 200 Hz nach oben abstrahlt. Zur Vermeidung starker Resonanzen ist das Innere der Liutr;ir:cherbox in bekannter Weise mit einem schalldämpfenden Material ausgefüllt. — Es versteht sich, daß die Seiienlautsprecher der beiden Lautsprechergruppen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, als Interferenzlautsprecher geschaltet sind und mit dem Signal pfwXX- !'^gespeist werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Interferenzlautsprechersystem für stereophone Wiedergabe, das sowohl ein Mittensignal (Summensignal) als auch zwei Seitensignale (positives bzw. negatives Differenzsignal) abstrahlt und bei dem sämtliche Lautsprecher in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind und nach vorn abstrahlen, wobei in dem für die Ortung maßgeblichen Frequenzbereich (über 300Hz) der Verstärkerkanal für die Seitensignale eine starke Anhebung der tieferen Frequenzen gegenüber dem Verstärkerkanal für das Mittensignal aufweist, derart, daß durch die frequenzabhängigen Amplituden und Phasenlagen der Seitensignale gegenüber dem Mittensignal nach deren akustischer Superposition für die Hörer getrennte Rechts- (X) und Linkssignale (Y) entstehen, nach Patent 2046776, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstrahlungszentrum des mittleren Lautsprechers um einen Betrag 0,5<4/<4(cm) vor oder hinter die Ebene durch die Abstrahlungszentren der Interferenzlautsprecher versetzt ist, daß die Abstrahlungsrichtungen der Interferenzlautsprecher mit der Abstrahlungsrichtung des Mittenlautsprechers einen Winkel zwischen -20° und +20° bilden, daß der Frequenzgang p(w) im Bereich 2· 10² bis 2· 103 Hz ein Tiefpaßverhalten mit einer Tiefenanhebung von 20^±5 dB pro Dekade hat und daß der Phasenverlauf von p(w) gegenüber der Bezugsphasenkurve