DE2503778B2 - Tonuebertragungssystem mit mindestens vier kanaelen und mit einer tonaufnahmeeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tonübertragungssystem mit mindestens vier Kanälen und mit einer Tonaufnahmeeinrichtung, die ein erstes stereophones Paar von Richtmikrophonen besitzt, die in einem ersten festgelegten Abstand von der aufzunehmenden Tonszene angeordnet sind, und ein zweites stereophones Paar von Richtmikrophonen, die in einem zweiten, um eine teste Größe größeren Abstand von der aufzunehmenden Tonszene angeordnet sind, wobei die vier Mikrophone miteinander gekoppelt sind

Die Erfindung bezieht sich demgemäß in allgemeiner Weise auf elektroakustische Techniken der Tonaufzeichnung und -wiedergabe über mehrere elektroakustische Kanäle für Einzelsignale, wobei die Quadrophonie im Vordergrund steht Unter Quadrophonie sind hierbei alle Verfahren und Einrichtungen zu verstehen, die von der Tonaufzeichnung bis zur -wiedergabe über vier getrennte Obertragungs- und/oder Aufzeichnungskanäle laufen, ohne daß an irgendeiner Stelle eine absichtliche völlige oder teilweise Verminderung (oder Formung) der verarbeiteten Signale auftritt, die eine Trennung dieser Signale nicht wieder erlaubt

Seit längerem wird die Vervollkommnung von Verfahren und Einrichtungen angestrebt mit denen

μ» einen» Hörer eines über den Rundfunk gesendeten oder eines aufgezeichneten Konzertes die Illusion vermittelt werden kann, daß die »Klangszene« (Orchester, Chor, usw.) sich vor ihm befindet oder noch besser, daß sich der Hörer selbst im Tonaufnahmeraum oder im

*5 Konzertsaal befinde. Naturgemäß wurde die Verbesserung der Hörillusion dadurch angestrebt, daß die Anzahl der Kanäle für die Tonaufnahme, -übertragung und/oder Aufzeichnung sowie Wiedergabe vervielfacht wurde. Aus praktischen Gründen (Schwierigkeiten bei der Tonaufnahme. Platzbedarf und Kompliziertheit der Wiedergabeeinrichtungen, Bandpaßfragen, Möglichkeiten der Aufzeichnungsträger) beschränken sich die gegenwärtig betriebenen Systeme auf die Benutzung von vier Kanälen.

Nun führen diese Systeme offensichtlich nicht zu einer befriedigenden Wiedergabe. Bei einigen Systemen, bei denen eine echte Quadrophonie im oben angegebenen Sinne angestrebt wird, wurde der Versuch gemacht, die aufgenommenen und wiedergegebenen

akustischen Signale so weitgehend wie möglich zu trennen. Aus den weiteren Ausführungen wird sich ergeben, daß sich aus diesen Versuchen für den Hörer unangenehme Höreindrücke über eine räumliche Zerstückelung oder räumliche Sprünge der Schallszene ergeben, welche die angestrebte Hörillusion selbstverständlich zerstören. Bei anderen Systemen wurde zur Vermeidung dieser Nachteile eine teilweise Mischung der Signale (Formung) vorgenommen. Die Verträglichkeit mit der einfachen (2-Kanal-) Stereophonie ist sodann sehr unvollkommen. Das Wiedergaberesultat ist bei diesen Systemen meistens ästhetisch weniger befriedigend und weniger echt als das durch einfache Stereophonie erzielte Resultat.

Anscheinend wurden bei der Schaffung der bekannten Systeme mit vollständig getrennten Kanälen die psychoakustischen Gesetzmäßigkeiten nicht beachtet, die weiter unten beschrieben werden. Diese Gesetzmäßigkeiten müssen unbedingt respektiert werden, wenn man den Eindruck der Einheit der Schallszene unter der Atmosphäre eines Saales vermitteln will. Bei den Systemen, bei denen die Einheit der Schallszene mehr oder weniger bewußt wieder angestrebt wurde, indem eine Formung der niederfrequenten elektrischen Signale bei der Übertragung und/oder bei der Wiedergabe vorgenommen wird, ist die Tatsache vernachlässigt, daE diese Formung oder Mischung der Signale nichts mil der Synthese der Tonphänomene zu tun hat, welche der Hörer eines Konzertes in ihrer Gesamtheit erreicher

trod die anrch eine Tonaufnahmetechnik zerlegt werden, die nur auf den Grundlagen der physikalischen Akustik beruht

Selbstverständlich werden in diesem Rahmen nicht die sogenannten auf »Dekodierung« beruhenden Verfahren oder Einrichtungen behandelt, bei denen einer zweikanaligen stereophonen Tonaufzeichnung ergänzende sogenannte quadrophone Informationen entzogen werten sollen,die durch Phasenverschiebung und Mischung der beiden Kanäle erzeugt werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Tonübertragungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das die psychoakustischen Gesetzmäßigkeiten beachtet und hierdurch eine gegenüber herkömmlichen Quadrophoniesystemen naturgetreuere Tonaufnahme- und «5 -wiedergabe ermöglicht, indem mit Hilfe diskreter Kanäle und einer entsprechenden Lautsprecher-Anordnung eine echtere und lebendigere Wedergabe erzielt wird als bei der einfachen Stereophonie, während die erforderliche Verträglichkeit mit vorhandenen, stereophonen Wiedergabeeinrichtungen erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß der Abstand zwischen den Mikrophonen des zweiten Paares deutlich kleiner ist als der Abstand zwischen den Mikrophonen des ersten Paares und daß der Winkel, den die Bezugsachsen der Mikrophone des zweiten Paares in Richtung der Tonszene einschließen, deutlich kleiner ist als der Winkel zwischen Jen Bezugsachsen der Mikrophone des ersten Paares.

Mit diesem System lassen sich quadrophone Auf nahmen machen, die bei entsprechender Anordnung der Lautsprecher eine wesentlich echtere und lebendigere Wiedergabe ermöglichen als bei Aufnahmen, die mit herkömmlichen Systemen gemacht sind.

Vorteilhaft haben die beiden Mikrophonpaare der Tonaufnahmeeinrichtung voneinander einen Abstand von 45 bis 65 cm, bevorzugt genau 55 cm, während der Abstand zwischen den Mikrophonen des ersten Paares zwischen 15 und 20 cm, bevorzugt bei genau 17 cm liegt, der Abstand zwischen den Mikrophonen des zweiten Paares zwischen 4 und 10 cm. bevorzugt bei genau 6 cm. der Winkel 2 wischen den Bezugsachsen des ersten Paares zwischen 90 und 120°, bevorzugt genau 110° beträgt und der Winkel zwischen den Bezugsachsen des zweiten Paares zwischen 30 und 90°, bevorzugt genau 60°.

Diese Werte haben sich aufgrund umfangsreicher ,Versuche und Messungen als optimal erwiesen.

In Weiterbildung der Erfindung sind die von den vier Mikrophonen der Tonaufnahmeeinrichtung aufgeuommenen Tonsignale über vier Lautsprecher wiedergebbar, die im vorderen Halbrund des Zuhörerraumes angeordnet sind, wobei den beiden der Hörachse am nächsten stehenden Lautsprechern das erste Mikrophonpaar und den beiden von der Hörachse weiter entfernten Lautsprechern das zweite Mikrophonpaar zugeordnet ist.

Diese Anordnung liefert bei einer mit der oben beschriebenen Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Aufzeichnung eine optimale Wiedergabe.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bei einem dritten Mikrophonpaar, das von der Tonszene weiter entfernt ist als das zweite, der Abstand zwischen den Mikrophonen des dritten Paares deutlich größer als der zwischen den Mikrophonen des zweiten Paares sein, und die von den Mikrophonen des dritten aufgenommenen Tonsignale können über zwei zusätzliche Lautsprecher wiedergebbar sein, die zu beiden Seiten der dem zweiten Mikrophonpaar zugehörenden beidien Lautsprecher angeordnet sind.

MU dieser Anordnung HBt sich eine weitere Steigerung des räumlichen Empfindens einer Tonwiedergabe erreichen.

Bevor die Erfindung unter Vergleich mit herkömmlichen Systemen im einzelnen beschrieben wird und bevor der von der Erfindung erbrachte technische Fortschritt weiter ausgeführt wird, ist es angebracht, einige Begriffe der Psychoakustik zu erläutern, von denen einige zwar schon bekannt sind, während andere aber erst im Verlaufe von Untersuchungen entwickelt wurden, die in den akustischen Laboratorien der ORTF durchgeführt wurden.

Hierzu und bei der anschließenden Beschreibung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigt

Fig. f eine perspektivische Darstellung zur Definition des »subjektiven Tonraumes«;

F i g. 2 in einem Diagramm eine ebene Abbildung des subjektiven Tonraumes in F i g. 1,

F i g. 3a bis 3d schematisch Anordnungen von Mikrophonen und Lautsprechern herkömmlicher Systeme und

F1 g. 4 schematisch die Mikrophonanordnungen des erfindungsgemäßen Systems.

Zunächst sei der Begriff des subjektiven Tonraumes definiert Ein Hörer kann als Ursprung eines räumlichen Koordinatensystems betrachtet werden, dessen Grenzen der Konzertsaal oder das Zimmer sind, in dem sich der Hörer aufhält und in welchem sich aus der Gesamtheit aller Tonquellen eine Tonszene entwickelt. Es wurde nun aber festgestellt, daß der gleiche Hörer dazu neigt, seine Hörwahrnehmungen in eine oder mehrere, mit der Tonszene mehr oder weniger verbundene Zonen dieses subjektiven Tonraumes zu verlegen, wobei die Hörwahrnehmungen von ihrer Tonquelle mehr oder weniger abgelöst werden, wenn diese nicht mehr mit der Tonszene übereinstimmt. Das heißt, der Höhrer verlegt im Geiste den genannten physikalischen Raum in einen psychoakustischen Raum, der hier subjektiver Tonraum genannt wird und dessen Koordinaten durch die »Platzierung« bei der Wahrnehmung der Objekte (tonlicher oder visueller Art) bestimmt sind, die die Aufmerksamkeit des Hörers fesseln.

Das bedeutet, daß in einem Konzertsaal, in dem die Aufmerksamkeit der Hörer akustisch und außerdem visuell durch die Tonszene gefesselt ist. alle akustischen Phänomene, deren Ursprung auf die Tonszene zurückgeführt werden kann, so auch der rückwärtige Nachhall des Saales, für die Hörer von der Tonszene zu stammen scheinen, das heißt nach vorne. Der Hörer, der in einem Zimmer ein über Radio gesendetes oder aufgezeichnetes Konzert hört, wird sich in ebensolcher Weise einen subjektiven Klangraum schaffen, und es muß also ein Ziel eines Wiedergabeverfahrens sein, dem Hörer bei der Errichtung eines solchen subjektiven Raumes zu helfen, der so weit wie möglich dem Raum gleicht, den der Hörer sich im Konzertsaal errichten würde.

Der Begriff des subjektiven Tonraumes kann unter Bezug auf F i g. 1 präzisiert werden. Der Hörer O ist als Koordinatenursprung zu betrachten und die Bezugskoordinaten des subjektiven Tonraumes können durch eine waagerechte und eine senkrechte Ebene dargestellt werden, die sich längs der Achse Ox schneiden, die mit der Achse der Zone der Tonszene zusammenfällt, zu der der Höhrer seine Hauptaufmerksamkeit richtet. Die

Gebiete, auf die der Hörer mehr oder weniger Aufmerksamkeit richtet, können durch Kegelflächen begrenzt werden, deren Spitze der Hörer selbst ist. Der Ausdruck Kegelfläche ist hier in seinem allgemeinen Sinne zu verstehen und schließt z. B. Pyramidenflächen mit ein. Man kann auf diese Weise unterscheiden zwischen einem Präsenzkegel P, in den der Hörer alle Tonphänomene hineinzulegen versucht, die ihm als unmittelbar mit der Tonszene verbunden erscheinen, und einem Wachsamkeitskegel V von geringerem öffnungswinkel, dessen Ausrichtung innerhalb des Präsenzkegels sich verändert, je nachdem, ob der Hörer seine Aufmerksamkeit auf diesen oder jenen Platz der Tonszene richtet. Die öffnungswinkel der Kegel P und V können ausgedrückt werden durch die maximalen, auf die senkrechte und die waagerechte Referenzebene bezogenen Winkel θ in Höhen- und φ in Seitenrichtung.

Bezüglich der Komplexität und Vielfalt der Tonwahrnehmungen und der Reaktionen eines Hörers scheinen die soeben getroffenen Festlegungen extrem vereinfacht zu sein, aber sie reichen nichtsdestoweniger aus. um die folgenden Beobachtungen zu ermöglichen.

Der subjektive Tonraum läßt sich weniger konkret, aber bequemer darstellen, indem dessen Projektion auf eine Kugelfläche betrachtet wird, welche den Hörer umgibt und auf eine Ebene projiziert ist. Man erhält sodann ein Diagramm nach Art der Darstellung in F i g. 2, in welchem die Winkelkoordinaten q und H in einem kartesischen Koordinatensystem nach einer Mercatorprojektion dargestellt sind. Die allgemeine Anordnung der Tonszenen (Orchester. Bühne. Klavier. Opernszene) ist im allgemeinen so, daß die wiederzuge bende Präsenzzone in waagerechter Richtung merklich ausgedehnter ist als in senkrechter Richtung und mehr nach oben zu als nach unten hin liegt. Als Beispiel kann man angeben, daß eine korrekte stereophone Reproduktion eine ungefähre Präsenzzone schafft, wie sie als Kontur /in F i g. 2 eingezeichnet ist. und daß bei den gegenwärtigen Systemen mit vier getrennten oder nicht getrennten Kanälen angestrebt wurde, die gesamte Fläche 2 nachzubilden.

Nach diesen Definationen läßt sich nun angeben, daß ein akustisches Übertragungs- und Wiedergabesystem dem Hörer im Wiedergaberaum den gleichen subjektiven Tonraum vermitteln sollte, den der Hörer sich in dem Raum gebildet hätte, in welchem die Aufnahme erfolgte, das heißt, die beiden subjektiven Tonräume sollten die gleiche Ausdehnung haben und die Aufmerksamkeit des Hörers in der gleichen Weise erren. Aach lassen sich jetzt die Kennzeichen des direkt z.B. in einem Konzertsaal geborten Tonfeldes analysieren. Eine von der Tonszeae kommende Tonemission kann außerhalb jedes roasJkafechen iCnternnns subjektiv durch ihr Refief gekennzeichnet weiden, das beißt durch die Art, auf die sie sich von der Tonszene abhebt, uas zwar d der Klangfarbe, der ToBsteSiek. der That asw, and ferner durch die Zeitfolge der Toawaneng. Diese Zeitfolge ist nicht aasscbbefiäcb an den Zeitpunkt der Tonwahraefamang durch die Ohren des Hörers gebenden. Vieteehr smd das TonreSef and die Tomzehf oige einander subjektiv zerdt and es lädt ska feststdea, daß die Wabrnehmeng eines Tones mn so schneller erfolgt, je mehr er sieb durch sen Relief von der TonomgebaHg des Saales abbebt. Dies bewirkt, daß die in der klassischen Raumakustik erfolgende physikalische Uc zwischen dem dkektea Ton und dem reflektierten Tob nicht direkt auf die Probleme der Tonwahrnehmung anwendbar ist. Vom subjektiven Wahrnehmungsstandpunkt aus ist man mehr dazu verführt, in dem von einem Hörer zu einem gegebenen Zeitpunkt wahrgenommenen Tonfeld zu unterscheiden

S zwischen dem Kern und dem Hof des Tonphänomens. Der Kern enthält nicht nur den direkt von der Tonszene ausgehenden Ton, sondern auch die ersten Refleexionen des Saales. Dies ist der Anteil des Tonfcldes, der einen direkten und lebendigen Höreindruck vermittelt. Der

ίο Hof besteht demgegenüber aus den weiteren wahrnehmbaren Reflexionen und wirkt wie eine Tonaureole, die zum Eindruck einer verbreiterten Umgebung beiträgt. Global entspricht der Kern einem Zeilfenster, das auf eine Wahrnehmungszeit ti zentriert ist, und der Hof einem Zeitfenster, das auf eine spätere Epoche /2 zentriert ist. Zwischen den beiden Fenstern ist keine Lücke vorhanden, und sie überlappen sich mehr oder weniger.

Im subjektiven Tonraum des Diagramms in F i g. 2 läßt sich der Tonkern durch eine Fläche N darstellen, die im übrigen gekennzeichnet ist durch eine Maßzahl entsprechend einer mittleren Ztit h Der Tonhof wird durch eine mehr oder weniger scharf umgrenzte Zone H dargestellt, die den Tonkern N umgibt und mit einer Maßzahl für die mittlere Zeit t₂ versehen ist. wobei h größer fi ist und man als Zeitursprung den Beginn der Wahrnehmung des Tonphänomens wählt.

Es wird jetzt gezeigt, warum die verschiedenen bisherigen Systeme zur Wiedergabe in echter Quadrophonie nicht befriedigend arbeiten, wobei deren wesentliche Anordnungen kurz erwähnt werden.

In Fig. 3a und 3b sind als Beispiel zwei bekannte Mikrophonanordnungen gezeigt, wie sie für quadrophone Tonaufnahme benutzt werden. Im Auditorium A sind die Schallszene 5und vier rechte Mikrophone /77, bis /774 angeordnet, die im allgemeinen herzlinienförmige Empfindlichkeit aufweisen. Bei der Anordnung nach F i g. 3a sind die Mikrophone auf den Ecken eines Quadrates angeordnet und ihre Membranen sind vom Quadrat weg nach außen orientiert. Die vier Mikrophone können fest mit einem Beugungskörper (oder Kopf) C verbunden sein. Bei der Anordnung in F i g. 3b bilden die Mikrophone m\ und /7J2 ein erstes stereophones Paar das eventuell in einem Kopf Ci montiert ist. während m- und /714 ein zweites Mikrophonpaar bilden, das eventuel in einem Kopf C₂ montiert ist. Der Abstand / zwischer /n, und /7J₂ von z. B. 17 cm entspricht dem Abstanc zwischen /713 und im, und der Abstand d zwischen der Paaren ist m der gleichen Größenordnung. Dk

So Membranen siadaile schräg in Richtung der SchaDszem orientiert

In F i g. 3c und 3d folgen Angaben Ober die bekannt« Anordnung von Lautsprechern (oder Gruppen voi Lautsprechern), welche die Tonaufzeichnungen von da

SS Mikrophonen n?t bis m» wiedergeben. Vier Lautspreche 2h bis 6« sind demgemäß mh Kanälen verbunden, die da Mikrophonen m, bis s* zugeordnet sind. Der Hörer € WHtI als in der Nähe des Mittelpunktes des HörraHmes J befindlich betrachtet. Bei der Anordnung in Fig.3.

te besetzen die Lautsprecher die Ecken eines Rechtecke! das in das Rechteck des Raumes B eingeschrieben is Bei der Anordnung in F i g. 3d smd dfe Lautsprecher au im vorderen Halbrund des subjektiven Hörrauntes de Hörers angeordnet.

*5 Die AnordniHigender Macrophonein Fig.3aund3 können nrit der einen oder der aaderen Anordnung vo Laatsprecbern nach Fig. 3coder 3d verbunden werdei in keinem Falle erg&t sich wirkBch befriedigend«

Hören.

Eine Analyse der empfundenen Höreindrücke führt zu einer Klärung der Ursachen.

Die Kombination der Anordnungen nach F i g. 3a und 3c ist in ästhetischer Hinsicht die mangelhafteste. Die Mikrophone m\ und /r?2 bilden ein stereophones Paar, das den direkten Ton der Tonquelle 5 aufnimmt, und die Mikrophone irn und /774 bilden ein weiteres Paar, das hauptsächlich den von der Rückwand des Auditoriums A reflektierten Ton aufnimmt. Die Aufmerksamkeit des Hörers wird bei der Wiedergabe zwischen der vorderen und der hinteren Lautsprechergruppe, die sich außerhalb des Präsenzkegels befindet, gevierteilt, und außerdem empfindet der Hörer einen unangenehmen Eindruck des Mangels an Einheit der wiedergegebenen Schallszene. Dieser Eindruck wird abgeschwächt, wenn alle Lautsprecher vorne angeordnet sind, wie bei der Anordnung nach F i g. 3c. Aber die Lautsprechergruppen Λ₃ - Λι, h\ - /72 und Λ₂ - /74 bilden ebenso viele stereophone Paare, wie den stereophonen Mikrophonpaaren 7173 — iri\, m\ — Π72, /772 — /7u entsprechen, und wenn sich die Aufmerksamkeit des Hörers vom zentralen Lautsprecherpaar abwendet, dann läuft sie Gefahr, von einem der Seitenpaare gefesselt zu werden, und der Hörer empfindet sodann den Effekt einer plötzlichen Verlagerung der Tonszene.

Einwendungen der gleichen Art können gegenüber dem Tonaufnahmesystem nach Fig.3b erhoben werden, ob es nun in Verbindung mit dem Wiedergabesystem nach F i g. 3c oder mit dem Wiedergabesystem nach F i g. 3d kombiniert wird. Die beiden Mikrophonpaare mi — /772 und /773 — τι* haben den gleichen Abstand, und die Winkel, die ihre Bezugsachsen einschließen, sind gleich. Sie sind außerdem nicht weit genug auseinandergestellt. Der Hörer empfindet bei beiden Lautsprecheranordnungen das komplexe empfangene Signal so, als ob es einerseits von der Lautsprechergruppe Λι - H₂ und andererseits von der Gruppe /73-/74 kommt. Der Eindruck ist recht ähnlich dem. der von einer stereophonen Anordnung ausginge, deren Lautsprecher zu weit auseinanderstehen.

Es scheint, daß die Mangel dieser herkömmlichen Systeme auf folgendem beruhen. Die Systeme gehen aus von der Unterscheidung zwischen direktem und reflektiertem Ton. Diese Unterscheidung ist physikalischer Natur und berücksichtigt nicht die psychoakustischen Phänomene. Diese Systeme bewirken daher, daß die Aufmerksamkeit des Hörers in gleicher Weise durch die vorderen and die hinteren Lautsprecher bei der Anordnung in F i g. 3c bzw. durch «Se zentralen und die seitlichen Lautsprecher bei der Anordnung nach F i g. 3d erregt wird.

Das Tonaufnahmesystem nach der Erfindung, das schematisch in F i g. 4 dargestellt ist, beruht dagegen auf der psychoakostjschen Unterscheidnng zwischen Tonkern and Tonhof and zieh darauf ab, die Aufmerksamkeit des Zahörers durch die zentralen Lautsprecher der Anordnung nach Fig.3d zn fesseta, das heißt darauf, daß die Abstrabtoag der zentralen Lautsprecher, welche die ABsrichtung des Präsenzegels bestimmen, nahezu dem Tonkern entspricht, während die Abstrahhmg der schlichen Lautsprecher dem Tonhof entsprechen sott. Been Tonaufnahmesystera nach der Erfindung werden, ausgehend von der Anordnung in Fig.3b, zwei Paare stereophoner, zur Tonquefle ausgerichteter Richtnükropbone eingesetzt, wobei aber die Lage- and Richtungsparameter der Mikrophone gegenüber herkömmlichen Annordnungen deutlich verschieden sind. Bezeichnet man den Abstand zwischen den Mikrophonen des der Schallszene näheren Paares mit /, und den Abstand zwischen den Mikrophonen des weiter entfernten Paares mit /2. und bezeichnet man mit «i und «₂ die Divergenz der Bezugsachsen der Mikrophone dieser Paare, dann sieht die Erfindung vor, daß der Abstand h deutlich kleiner ist als der Abstand l\ und der Winkel «2 deutlich kleiner ist als der «₍. Die Anordnung der Lautsprecher für das Wiedergabesystem entspricht der Anordnung nach Fig. 3d. Für die Dimensionierung dieser Größen gelten folgende Werte·
Der Abstand d zwischen den beiden Mikrophonpaaren liegt zwischen 45 und 65 cm und bevorzugt bei 55 cm,
der Abstand Λ zwischen den Mikrophonen des ersten Paares liegt zwischen 15 und 20 cm und bevorzugt in der Größenordnung von 17 cm,

der Divergenzwinkel \\ der Tonaufnahmeachsen der Mikrophone des ersten Paares liegt zwischen 90 und 120° und bevorzugt bei 110°.

ίο Für die entsprechenden Parameter des zweiten Mikrophonpaares sind zugeordnete Werte vorgesehen: /2 liegt zwischen 4 und 10 cm und vorteilhaft in der Größenordnung von 6 cm und der Winkel Λ; liegt bevorzugt zwischen 30 und 90° und vorteilhaft in der Größenordnung von 60°.

Hierzu ist festzustellen, daß die Parameter des ersten Mikrophonpaares den von der ORTF für den größten feil ihrer stereophonen Musikaufnahmen gewählten Parametern entsprechen.

In den neuesten Anwendungsfällen und aus dem Fachmann bekannten Gründen sind Mikrophone mit herzlinienförmiger Empfindlichkeit vorzuziehen. In einigen Fällen schwieriger Tonaufnahme oder zur Erlangung spezieller Effekte können Mikrophone mit herzlinienförmiger Empfindlichkeit ganz oder teilweise durch Mikrophone mit stärkerer Richtwirkung oder im Gegensatz dazu durch richtungsunempfindliche Mikrophone ersetzt werden.

Die Unterschiede zwischen den durch die Anordnung nach der Erfindung erzielten Ergebnissen und den Ergebnissen herkömmlicher Systeme, die der neuen Anordnung am nächsten zu sein scheinen, wie der Anordnung in Fig. 3b. sind überzeugend. Die bei zahlreichen Versuchen als Zeugen gewählten Hörer hatten die gleiche Fortschrittsempfindung bei der Wiedergabe gegenüber der einfachen stereophonen Wiedergabe, wie es bei der einfachen stereophonen Wiedergabe gegenüber der monophonen Wiedergabe empfunden wird. Das Hören ist räumlich bestimmt, wie bei der einfachen Stereophonie, aber die Tonumgebung ist sehr vie) vollständiger. Die Grande hierrar sind folgende:

Das vordere Mikrophonpaar im-nJi gibt eine klassische stereophone Tonaufnahme Das hintere Paar «α- πι«, das deutlich weiter von der Tonszene entfernt ist erfaßt praktisch die gleichen Töne, aber mn einer deutfichen Verzögernng und unter Hinzufügung eines stärkeren Rückhaltes. Diese Verzögerung entspricht der Zeitdifferenz fc- fc, die bei der Erklärung der sabjekö vea zeitlichen Fenster wurde, die dem Tonkern and dem Tonhof esec. Diese zeitliche Verzögeraag bewirkt, daß die seitlichen Lautsprecher den Tonhof abzustrahlen Schemen and so vom Hörer weniger Aufmerksamkeit erfordern als die zentralen

"5 LitOtSpPCCtlO*.

Der Otarakter der Wiedergabe reagiert sehr empfindlich auf kleine Änrg der Lageparameter der Mikrophone 17J3 und au des hinteren Mikrophonpaa-

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res. Wenn dieses Paar zu sehr an das vordere Paar angenähert ist, ergeben sich wieder die bei der Anordnung nach Fig.3b festgestellten Effekte. Wenn die Mikrophone dieses Paares zu nahe beieinander stehen oder wenn der Winkel, den die Bezugsachsen der Mikrophone einschließen, zu klein ist, dann wird die Wiedergabe der seitlichen Lautsprecher dünner, und das Empfinden von Umgebung und Raum verringert sich. Stehen diese Mikrophone dagegen zu weit auseinander, oder weisen sie zu weit auseinander, dann scheint eine Auflösung zwischen der genauen Wiedergabe durch die zentralen Lautsprecher und der »weichen Wiedergabe« durch die seitlichen Lautsprecher aufzutreten, und die Tonszene verliert ihre Einheit.

Die weiter oben für die verschiedenen Parameter d Iy /2, «ι und «2 angegebenen Spannen reichen in der Praxis für alle Tonaufnahmeprobleme aus. In der Mehrzahl der Fälle wird man aber daran interessiert sein, die empfohlenen Vorzugswerte zu verwenden.

Die Versuche führten zu der allgemeinen Regel, daß alle Lautsprecher im vorderen Halbraum des Hörraumes angeordnet sein sollten. Wenn die den Mikrophonen mi und /7?4 entsprechenden Lautsprecher nach hinten versetzt sind, läßt sich wieder der unangenehme Eindruck der Auflösung der Toneinheit feststellen, der weiter oben schon angegeben wurde. Ein angenehmer Höreindruck ist aber zu erreichen, wenn die Achsen der hinteren Lautsprecher nicht direkt auf den Hörer ausgerichtet sind.

Im Verlaufe der Versuche, die zum erfindungsgemäßen System führten, wurden die Bedingungen geprüft, denen ein Tonübertragungssystem genügen muß, das mehr als vier diskrete Kanäle besitzt. Hierbei wurden die besten Resulate erzielt, wenn hinter dem Mikrophonpaar /773 — m« ein Paar ms-m₆ oder eine Folge solcher Paare angeordnet wird, wobei die Mikrophone m₅ und mt, deutlich weiter auseinander stehen als die Mikrophone m₃-m^, und wobei die folgenden Mikrophonpaare ihrerseits einen um so größeren Abstand aufweisen, je weiter sie von der Tonszene entfernt sind Bezüglich der entsprechenden Seitenlautsprecher sollte sich der Abstand zur Hörachse in direktem Verhältnh zum Abstand zwischen Schallszene und zugehörigen Mikrophonpaar verändern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Tonübertragungssystem mit mindestens vier Kanälen und mit einer Tonaufnahmeeinrichtung, die ein erstes stereophones Paar von Richtmikrophonen besitzt, die in einem ersten festgelegten Abstand von der aurzunehmenden Tonszene angeordnet sind, und ein zweites stereophones Paar von Richtmikrophonen, die in einem zweiten, um eine feste Größe (d) größeren Abstand von der aufzunehmenden Tonszene angeordnet sind, wobei die vier Mikrophone miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (k) zwischen den Mikrophonen (Jn₃, ΛΙ4) des zweiten Paares deutlich kleiner ist als der Abstand (A) zwischen den Mikrophonen des ersten Paares (mi, /7J₂) und daß der Winkel (<x₂), den die Bezugsachsen der Mikrophone des zweiten Paares in Richtung der Tonszene einschließen, deutlich kleiner ist als der Winkel (αϊ) zwischen den Bezugsachsen der Mikrophone des ersten Paares.

2. Tonübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mikrophonpaare der Tonaufnahmeeinrichtung voneinander einen Abstand (d) von 45 bis 65 cm, bevorzugt genau 55 cm haben, der Abstand (A) zwischen den Mikrophonen des ersten Paares zwischen 15 und 20 cm, bevorzugt bei genau 17 cm liegt, der Abstand (h) zwischen den Mikrophonen des zweiten Paares zwischen 4 und 10 cm, bevorzugt bei genau 6 cm, der Winkel (at) zwischen den Bezugsachsen des ersten Paares zwischen 90 und 120°, bevorzugt genau 110° beträgt und der Winkel (α?) zwischen den Bezugsachsen des zweiten Paares zwischen 30 und 90°, bevorzugt genau 60°.

3. Tonübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den vier Mikrophonen der Tonaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Tonsignale über vier Lautsprecher wiedergebbar sind, die im vorderen Halbrund des Zuhörerraumes angeordnet sind, wobei den beiden der Hörachse am nächsten stehenden Lautsprechern (Λι, Λ₂) das erste Mikrophonpaar (mi, /H₂) und den beiden von der Hörachse weiter entfernten Lautsprechern (Λ3, Iu) das zweite Mikrophonpaar (/Π3, m₄) zugeordnet ist.

4. Tonübertragungssystem nach Anspruch 3 mit einem dritten Mikrophonpaar, das von der Tonszene weiter entfernt ist als das zweite Mikrophonpaar, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mikrophonen (ms, ms) des dritten Paares deutlich größer ist als der zwischen den Mikrophonen (π?3, /774) des zweiten Paares und daß die von den Mikrophonen des dritten Paares aufgenommenen Tonsignale über zwei zusätzliche Lautsprecher wiedergebbar sind, die zu beiden Seiten der dem zweiten Mikrophonpaar zugehörenden beiden Lautsprecher angeordnet sind.