DE2529349A1 - Lautsprecheranordnung zum beschallen grosser flaechen - Google Patents

Lautsprecheranordnung zum beschallen grosser flaechen

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Georg Buenting
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00Public address systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
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Description

  • Lautsprecheranordnung zum Beschallen großer Flächen Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung zum Beschallen großer Flächen mit mehreren über der zu beschallenden Fläche angeordneten und über diese verteilten Lautsprechern.
  • Zum Beschallen großer Flächen verwendet man mehrere über die vläche verteilte Lautsprecher. Dabei tritt das Problem auf, daß je nach Art der zu beschanlenden Fläche, insbesondere der Raumakustik, keine ausreichende Wiedergabequalität erzielt wird Insbesondere Sprachdurchsagen werden infolge Verhallung schwer verständlich.
  • Der vorliegenden rfiung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecheranordnung zum Beschallen von Flächen großer Ausdehnung, z. B. von Räumen mit im Verhältnis zur Deckenhöhe großer Grundfläche, Tunneln, Korridoren und dergleichen zu schaffen, die bei geringer Aufwand eine nute, klare Wiedergabe, insbesondere eine gute Sprachverständlichkeit ergibt.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in der zu beschallenden Fläche das Verhältnis vs-n direktem zu indirektem Schall möglichst groß zu machen.
  • Die Lösung der oben geschilderten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Lautsprecher einseitige Richtcharakteristien aufweisen, deren Hauptabstrahlrichtungen in etwa von der Quelle des zu übertragenden Schalls und unter einem Winkel auf die zu beschallende Flache gerichtet sind und denen jeweils ein Bereich der zu besc.--llenden Flache zugeordnet ist. Unter Schallquelle ist dabei nicht Figur eine tatsächliche Schallquelle, z. B. ein Rednerpult, zu verstehen, sondern auch eine fiktive Quelle, von der der Zuhörer den Schall zu kommen glaubt.
  • Im allgemeinen werden die Lautsprecher über der zu beschallenden Fläche angebracht, so daß sie schräg nach unten strahlen. Ihre Höhe über der zu beschallenden Fläche ist vorteilhaft etwa 3 m. Zwar sind auch größere Höhen möglich, doch ist dann für eine schärfere Bündelung des Schalls zu sorgen. Auch muß die abgestrahlte Schallleistung erhöht werden, was die Gefahr der Verhallung des Schalls zur Folge hat. Kleinere Höhen als 3 m sind wegen des erforderlichen breiteren Abstrahlkegels und der damit verbundenen Erhöhung der Gefahr der Verhallung ungünstig. Auch ist für den Zuhörer die Nähe des Lautsprechers störend. Bei Räumen mit einer Deckenhöhe von mehr als 3 m werden die Lautsprecher zweckmäßig an Pendeln auf gehängt, damit sie in der gewünschten Höhe über der zu beschallenden Fläche hängen.
  • Ein vorteilhafter Abstand der Lautsprecher in Richtung ihrer Hauptabstrahlrichtung ist ca. 8 m, insbesondere dann, wenn sie, wie oben angegeben, 3 m über der zu beschallenden Fläche angeordnet sind.
  • Bei größeren Abständen muß ihre Strahlungsleistung erhöht werden, womit wieder die Verhallung zunimmt, bei kleineren Abständen ist eine unnötig große Zahl von Lautsprechern erforderlich. Die Hauptabstrahlrichtung eines Lautsprechers ist vorteilhaft auf die Stelle der zu beschallenden Fläche gerichtet, die unter dem benachbarten Lautsprecher liegt. Bei einem Abstand zwischen den Lautsprechern von 8 m und einer Höhe von 3 m ergibt sich somit ein Neigungswinkel für die Lautsprecher von etwas mehr als 300. Ein günstiger Bereich des Neigungswinkels ist zwischen 15 und 600.
  • Das störende Verhallen des von den Lautsprechern abgegebenen Schalls und die Verwischung in den Ubergangszonen zwischen den den einzelnen Lautsprechern zugeordneten Bereichen der zu beschallenden Fläche kann außer der oben angegebenen Anordnung und Ausrichtung der Lautsprecher durch geeigneten Aufbau der Lautsprecher erreicht werden. Wesentlich ist, daß die Lautsprecher eine einseitige Rictcharakteristik, z. B. Nierencharakteristik, haben und daß die Eigenschwingungen des Lautsprechersystems gedämpft sind. Hierzu können die Lautsprecher als Gehäuselautsprecher ausgebildet sein, deren Gehäuse rückwärtige Öffnungen aufweisen und mit die Eigenschwingungen der Lautsprechermembranen bedämpfendem Material gefüllt sind. In dem Gehäuse können entweder Einzellautsprecher enthalten sein, es können aber auch übereinander angeordnete Lautsprechersysteme, sogenannte Lautsprechersäulen, verwendet werden.
  • Gerade derartige Lautsprechersäulen sind für die prachübertragung in geschlossenen Räumen besonders gut geeignet, weil ihr Ubertragungsbereich bei gedämpfter Resonanz, ihre vertikale Bündelung und ihr breiter horizontaler Abstrahlwinkel sowie ihre hohe rückwärtige Dämpfung eine günstige Beschallung bei guter Sprachverständlichkeit ermöglichen. Das Gehäuse ist zweckmäßig mit einem dämpfenden Material, z. B. Steinwolle, gefüllt und hinten geöffnet. Für mittlere und hohe Frequenzen wirkt die Steinwolle als akustischer Sumpf und ergibt eine ausreichend hohe Dämpfung. Für tiefe Frequenzen bildet das hinten geöffnete Gehäuse ein akustisches Phasendrehglied, so daß die von vorn nach hinten gebeugten Schallwellen die gegenphasig nach hinten abgestrahlte Energie im niederfrequenten Übertragungsbereich auslöschen. Ferner bewirkt das offene Gehäuse, daß die Resonanzfrequenz trotz der Dämpfung des Lautsprechers nicht erhöht wird. Damit hat der Lautsprecher einen hohen Wirkungsgrad.
  • Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, erden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht einer Lautsprecheranordnung in einem Raum, Figur 2 die Draufsicht auf die in Figur 1 gezeigte Anordnung, Figur 3 einen für die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung geeigneten Lautsprecher und Figur 4 eine 3 iutsprecheranordnung zur Beschallung eines Raumes mit Emporen und Säulen.
  • In Figur 1 ist die zu beschallende Fläche mit F bezeichnet, die entsprechend der Ohrhöhe von Zuhörern ca. 1,50 m über dem Fußboden des zu beschallenden Raumes liegt. Drei Lautsprecher L1, L2 und L3 sind über der Fläche F in einer Höhe h angeordnet, die im Ausführungsbeispiel etwa 3 m beträgt. Der Abstand der Lautsprecher ist mit d bezeichnet, er ist im Ausführungsbeispiel ca. 8 m.
  • Die genannten Abmessungen ergeben sich unter anderem aus dem Durchmesser der Lautsprechermembran, der bei den Lautsprechern L1, L2 und L3 10 cm sein soll.
  • Die Lautsprecher L1, L2 und L3 sind von der in Figur 9 gezeigten Art. In einem lampenähnlichen Gehäuse 1 ist ein Lautsprechersystem 2 eingebaut. Das Lautsprechergehäuse ist mit einem Dämpfungsmaterial, z. B. Steinwolle, gefüllt. An der rückwärtigen Seite des Lautsprechers sind Öffnungen 4 und 5 vorgesehen. Der durch diese austretende Schall tiefer Frequenz ist gegenphasig zu dem nach vorn abgestrahlten, so daß der gebeugte Anteil des nach vorn gestrahlten Schalls zumindest teilweise ausgelöscht wird. Ein solcher Lautsprecher strahlt daher auch Schall tiefer Frequenz im wesentlichen nach vorn ab. Bei höheren Frequenzen wird das Füllmaterial 3 wirksam, so daß auch bei diesen Frequenzen kein Schall durch die Öffnungen 4 und 5 nach hinten austritt. Das Lautsprechergehäuse ist über ein Gelenk 6 mit einem Pendel 7 verbunden, das an der Decke befestigt ist. Das Gelenk oder Bügel 6 gestattet, den Lautsprecher beliebig auszurichten.
  • Die Lautsprecher L1, L2 und L3 nach Figur 1 haben somit eine einseitige Richtcharakteristik. Ihr Strahlungskegel überstreicht einen Bereich der zu beschallenden Fläche F, der unter dem folgenden Lautsprecher L2 liegt und noch darüber hinaus reicht. Die Hauptabstrahlrichtung ist etwa so ausgerichtet, daß sie unter dem Lautsprecher L2 die zu beschallende Fläche F trifft. Im Uberschneidungsgebiet des Strahlungskegels des Lautsprechers L1 mit dem des Lautsprechers L2 ist die Intensität des vom Lautsprecher L1 abgegebenen Schalls im Vergleich zu dem vom Lautsprecher L2 abgegebenen so schwach, daß nur der Lautsprecher L2 zu hören ist. Der dem Lautsprecher L2 nachfolgende Lautsprecher L3 ist entsprechend angeordnet und ausgerichtet.
  • Die einseitige Richtcharakteristik der Lautsprecher erlaubt, die Lautsprecher von der Decke abzuhängen, um eine günstige Höhe h zu erreichen, da von den Lautsprechern kein Schall nach hinten abgestrahlt wird, der an der Decke reflektiert und auf die zu beschalwende Fläche gelangen und die Sprachverständlichkeit erschweren kann.
  • Figur 2 zeigt den Raum, der in Figur 1 in einer Seitenansicht dargestellt ist, inDraufsicht. Die in Figur 1 gezeigten Lautsprecher sindxi; eder mit 1, L2 und L3 bezeichnet. Man erkennt, daß außer diesen Lautsprechern eine Vielzahl von weiteren Lautsprechern vorgeschen zSf die jeweils von der Schallquelle weggerichtet sind.
  • Es at sich als günstig herausgestellt, den seitlichen Abstand avr Lautsprecher etwa halb so groß zu wählen, wie den Abstand der au--sprecher in der Xauptabstrahlrichtung. Die Strahlungskegel der autsprecner sind der Übersichtichkeit halber nur bis zum in Abstrahlrichtung nächsten Lautsprecher gezichnet. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, sind die in Figur 2 eingezeichneten Strahlungskegen nicht dle den einzelnen Lautsprechern zugeordneten Bereiche der zu beschallenden Fläche. Diese hat eine etwa ovale Form und reicht jeweils bis unter den in Abstrahlrichtung benachbarten Lautsprecher.
  • dar derv in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Lautsprecheran-Ordnung wird erreicht, daß die Zuhörer den Schall aus nur einer Richtung wahrnehmen, und zwar aus der Richtung, in der auch optisch die Scallquelle liegt. liegt. Darüber hinaus wird eine gute Sprachverständlichkeit erzielt. Die grunde dafür sind die rückwärtige Dämpfung der Lautsprecher, der kurze Lautsprecherabstand zur beschallenden Fläche, die relativ kleine Lautstärke der Lautsprecher, inre gedämpfte Eigenresonanz und die Anpassung der Höhe, in der die Lautsprecher angebracht sind, ihres Abstandes in Abstrahlrichtung und ihr Abstand senkrecht dazu in der Horizontalebene sowie der günstig gewählten Neigung. Die gesamte Fläche wird gleichmäßig und nahtlos beschallt.
  • Figur 4 zeigt eine Lautsprecheranordnung zum Beschallen eines großen, langen Raumes mit hoher Decke und gropen Entfernungen in Beschallungsrichtung. Ferner weist der Rau Säulen SL und Emporen EP auf. Die Lautsprecheranordnung besteht aus zwei ampelförmigen Lautsprechern HTL1 und HTL2 mit Hoch- und Tieftonlautsprechern sowie Hilfslautsprechern H1 und H2, die Hochtöner sind und den Bereich unter der ersten Ampel HTL1 versorgen. Die Ampel HTL1 ist vor einer Bühne BU aufgehängt. Die Lautsprecher sind so angeordnet, daß die Zuhörer unter den Emporen den auf sie gerichteten Lautsprecher sehen können. Die Säulen SL bewirken eine dem Säulendurchmesser entsprechende frequenzabhängige Abschaltung, die mit kleinen Hilfslautsprechern H3, H4 ... H8, deren Resonanz gedämpft und deren tiefer Frequenzbereich beschnitten ist, aufgehoben wird. Eine gute Beschallung auf den Emporen erreicht man durch Ergänzung der Schallampeln HTL1 und HTL2 mit zusätzlichen Lautsprechern, die entsprechend ausgerichtet werden. In gleicher Weise ist eine Ergänzung für Plätze unter den Emporen möglich.
  • Die Lautsprecher sind so angeordnet, daß raumbegrenzende Flächen nicht direkt angestrahlt werden. Die Lautsprecher der Ampel HTL1 sind so weit nach unten geneigt, daß ihr in der Hauptabstrahlrichtung abgestrahlter Schall die zu beschallende Fläche unterhalb der zweiten Ampel HTL2 trifft. Die Lautsprecher der zweiten Ampel HTL2 sind so geneigt, daß eine nahtlose Beschallung des hinteren Raumes gewährleistet ist.
  • Wie schon beschrieben, werden als Lautsprecher Einzellautsprecher oder Lautsprecherkombinationen, z. B. Lautsprechersäulen jeweils mit rückwärtigen Öffnungen, verwendet. Es können aber auch Trichterlautsprecher eingesetzt werden, welche die Eigenschaft" haben, den erzeugten Schalldruck in axialer Richtung nach vorne mit frequenzabhängiger Bündelung abzustrahlen. Derartige Lautsprecher zeichnen sich bei kleinen Abmessungen durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Ein wesentlicher Nachteil der Trichterlautsprecher ist die vom Durchmesser der Austrittsöffnung und der Trichterlänge abhängige untere Grenzfrequenz, unterhalb der die Strahlungscharakteristik nahezu kugelförmig ist. Dies ist in halligen Räumen, wie Tunneln, Stollen, Hallen und dergleichen infolge der dadurch entstehenden Reflexion so störend, daß keine ausreichende Sprachverständlichkeit möglich ist. Eine Verbesserung der Bündelung läßt sich, wie bei anderen Lautsprechersystemen durch eine säulenförmige Anordnung mehrerer Trichterlautsprecher übereinander erreichen. Die Sprachverständlichkeit kann auch dadurch verbessert werden, daß das elektrische Niederfrequenzsignal über ein besonderes Tiefpaßfilter geführt ist, das zunächst unterhalb der Frequenz von etwa 2000 Hz bis 1000 Hz eine Pegelabsenkung um 4 dB je Oktave hat, danach zwischen 1000 und 100 Hz den Pegel nur etwa um 2 dB je Oktave absenkt und erst unterhalb von 100 Hz wieder eine stärkere Pegelabsenkung mit 4 bis 6 dB pro Oktave hat. Zweckmäßig ist das Filter für eine Veränderung der Dämpfung im Frequenzbereich zwischen 500 und 1000 Hz einstellbar. Es besteht in diesem Falle aus der Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes, dem ein Potentiometer nachgeschaltet ist. Wird das-Niederfrequenzsignal über ein solches Filter geführt, verbessert sich die Sprachverständlichkeit von mit Trichterlautsprechern aufgebauten Lautsprecheranlagen der erfindungsgemäßen Art wesentlich.
  • 9 Patentanspruche 4 Figuren

Claims (9)

  1. Patentansprüche g Lautsprecheranordnung zum Beschallen großer Flächen mit mehreren über der zu beschallenden Fläche angeordneten und über diese verteilten Lautsprechern, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher (Ll, L2, L3) einseitige Richtcharakteristiken aufweisen, deren Hauptabstrahlrichtungen in etwa von der Quelle (Q) des zu übertragenden Schalls und unter einem Winkel auf die zu beschallende Fläche (F) gerichtet sind und denen jeweils ein Bereich (BF1, BF2) der zu beschallenden Fläche zugeordnet ist.
  2. 2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem die Hauptabstrahlrichtungen der Lautsprecher auf die zu beschallende Fläche gerichtet sind, 20 bis 600 betragen.
  3. 3. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher (L1, L2, L3) etwa 3 m über der zu beschallenden Fläche (F) angebracht sind.
  4. 4. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) der Lautsprecher in ihrer Hauptabstrahlrichtung ca. 8 m beträgt.
  5. 5. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher Nierencharakteristik haben.
  6. 6. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher Gehäuselautsprecher sind, deren Gehäuse rückwärtige Öffnungen (4, 5) aufweisen und mit die Eigenschwingungen der Lautsprecher bedämpfendem Material (3) gefüllt sind.
  7. 7. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzsihnet, daß die Lautsprecher an einem feststellbaren Gelenk (6) gehaltert sind.
  8. 8. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher aus übereinander in einem Gehäuse angeordneten Lautsprechersystemen bestehen.
  9. 9. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lautsprechern zugeführte Tonfrequenzsignal eine untere Grenzfrequenz hat, die gleich der Frequenz ist, unterhalb der die Lautsprecher keine einseitige Richtcharakteristik mehr aufweisen.
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