DE2748937A1

DE2748937A1 - Stereophonisches schallsystem

Info

Publication number: DE2748937A1
Application number: DE19772748937
Authority: DE
Inventors: Robert Mark Griffiths
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1978-05-11
Also published as: JPS628998B2; US4196313A; GB1597580A; JPS5366701A

Description

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Anmelder: Robert Mark Griffiths, 96 Dawes Road, London SW6 Großbritannien

Stereophonisches Schallsystem

Die vorliegende Erfindung betrifft die stereophonische Wiedergabe von Tönen und insbesondere,jedoch nicht ausschließlich, die stereophonische Wiedergabe der Töne von elektrisch verstärkten Musikinstrumenten während einer Direktübertragung oder von auf Tonträgern aufgezeigten Aufnahmen.

Bekanntlich wird eine hörbare Musiknote durch die Schwingungen einer einzelnen Grundfrequenz erzeugt, die die Tonhöhe bestimmt. Es bestehen zwei grundsätzliche Methoden, durch welche die Schwingungen in den Musikinstrumenten erzeugt werden. Nach der einen Methode wird ein fester Körper, z. B. eine Saite oder ein Stab/ in Schwingung versetzt, und zwar durch Schlag, Zupfen oder durch Streichen, und nach der anderen Methode wird eine Luftsäule durch entsprechendes Anstoßen zum Klingen gebracht.

Als Beispiel eines Musikinstrumentes, welches häufig für eine stereophonische Verstärkung benutzt wird, ist die Gitarre anzu sehen. Von der Gitarre getragene Wandler nehmen die Schwingungen von den Gitarresaiten auf und erzeugen amplitudenmodulierte elek-

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trische Signale, die in einem Stereoverstärker verstärkt werden, wonach die verstärkten Signale den Lautsprechern zugeführt werdeu, die auf jeder Seite einer Bühne aufgestellt sein können, auf welcherdie Gitarre gespielt wird. Es ist klar, daß eine solche bekannte Anordnung die Hörerschaft in die Lage versetzt, die verstärkten Töne der Gitarre so zu hören, als wurden sie von einer besonderen Stelle in bezug auf die anderen elektrisch verstärkten Instrumente,die zur selben Zeit gespielt werden, ausgehen.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese "Hör"-Stellung des Musikinstrumentes eine Stufe weiterzubilden, ^{so daß} einzelne oder Gruppen von Tönen, die durch das Instrument erzeugt werden, über ein vermeintliches Hörspekturm verbreitet bzw. ausgestrahlt werden können. Im Falle einer Gitarre werden die Töne jeder Saite daher scheinbar von verschiedenen Stellen ausgehen.

In der Tat kann die Erfindung noch weiter dafür eingesetzt werden, um getrennte Instrumente, die einen Teil einer Gruppe oder eines Orchesters bilden, in bezug auf ein Hörerspektrum weiter auseinanderzurücken. In diesem Fall wird jedes Instrument als eine einzelne Schallquelle wirken. Infolgedessen ist in der folgende Beschreibung und in den Ansprüchen, wenn von einer Schallquelle die Rede ist, diese so zu verstehen, daß es sich dabei entweder um ein einzelnes Instrument oder um eine Gruppe von Tönen eines einzelnen Instrumentes handelt, d.h. zum Beispiel um die Saiten einer Gitarre.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein stereophonisches Wiedergabesystem mit einer Wandlereinrichtung zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Hörsignals für jede einer Mehrzahl von Schallquellen und mit einem ersten und einem zweiten Wiedergabemittel, denen die ersten und zweiten Hörsignale zur Wiedergabe zugeleitet werden, wobei die Wandlereinrichtung so angeordnet und/oder geschaltet ist, da3 zwischen jedem aus den von den Schallquellen erzeugten Hörsignalen gebildeten Signalpaar eine vorbestimmte Amplitudendifferenz besteht,wobei sich die Amplitudenaif f erenzen" für jedes Hör signalpaar ändern.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nährer erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in Aufsicht zwei einer sechssaitigen Gitarre zugeordnete Tonaufnehmer, die gemäß der Erfindung ausgebildet und angeordnet sind,

Figur 2 desgleichen am Beispiel einer viersaitigen Gitarre,

Figur 3 in perspektivischer Darstellung zwei Tonaufnehmer, die gemäß der Erfindung als weitere Ausführungsform in Verbindung mit einer viersaitigen Gitarre verwendet werden,

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Figur 4 ein Diagramm zur Darstellung der Wirkungsweise des Tonaufnehmerpaares nach Figur 3,

Figur 5 ein Schal(diagramm,

Figur 6 ein weiteres Schaltdiagramm, das in Verbindung mit einem elektrischen Klavier angewendet wird,

Figur 7 ein erfindungsgemäßes System ih Verbindung mit mehreren Musikinstrumenten,

Figur 8 eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung unter Anwendung der quadrophonischen Wiedergabe.

Figur 1 zeigt einen Bereich einer sechsseitigen Gitarre, bei der Stahlsaiten aufgezogen sind, die lediglich aus Gründen der Einfachheit und Klarheit mit den Buchstaben a, b, c, d, e und f bezeichnet sind. Unterhalb der Saiten ist ein Tonaufnehmer oder ein Wandlerpaar 1 angeordnet. Diese Handler sind an sich bekannt und bestehen im wesentlichen aus einem magnetischen Kern mit einer zugehörigen Spule. Der Kern ist mit Bohrungen versehen, welche kleine Metallzylinder 3 aufnehmen, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Wenn die Saiten während des Spielens schwingen, induzieren die Schwingungen in den Spulen, die den Magneten zugeordnet sind, Ströme, die nachfolgend für die stereophonische Wiedergabe in zwei oder mehreren Lautsprechern verstärkt werden. In konventionieller Anordnung be-

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wirkt dies die Erzeugung eines Hörbildes der Gitarre derart, als ob der Gesamtschall von einer Stelle zwischen den Lautsprechern auszugehen scheint, was auch von der Ausbalancierung der Stereoverstärker abhängt.

Aus Figur 1 ergibt sich klar, daß die Zylinder 3 in den Wandlern zueinander versetzt angeordnet sind.. Aufgrund dieser Anordnung wird der Wandler 1 gegenüber denjenigen Saiten, die mit a, c und e bezeichnet sind, eine wesentlich größere Empfindlichkeit haben gegenüber den anderen Saiten, und der Wandler 2 wird umgekehrt eine größere Empfindlichkeit zu den Saiten b, d und f aufweisen. Wenn daher die den entsprechenden Wandlern zugeordneten Lautsprecher das Gitarrenklangvolumen während des Spielens der Gitarre wiedergeben, wird der mit dem Wandler 1 verbundene Lautsprecher im wesentlichen die von den Saiten a, c und e erzeugten Töne wiedergeben, während der andere Lautsprecher die von den Saiten b, d und f erzeugten Töne wiedergeben wird. Natürlich kann auch eine geringfügige Oberschneidung eintreten, jedoch wird die Wirkung auf einen korrekt placierten Hörer diejenige sein, daß er den Klang der Gitarre heraus· zuhören vermag.

Die Figur 2 zeigt die vier Saiten einer elektrisch verstärkten Gitarre. Im Ausführungsbeispiel nach dieser Figur sind die Zylinder nicht zueinander versetzt, sondern die Wandler 1 und 2 sind zuein ander und relativ zur Ebene der Saiten geneigt wie es aus Figur 3 hervorgeht. .·

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Das Ende A des Wandlers 1 befindet sich am nächsten zur Ebene der Saiten, während der Endbereich B am weitesten davon entfernt ist. Umgekehrt ist der Endbereich A¹ des Wandlers 2 weiter von der Ebene der Saiten entfernt als der Endbereich B¹.

Das Ergebnis dieser Anordnung besteht darin, daß der Wandler 1 zu den vier Saiten eine unterschiedliche Empfindlichkeit aufweist,

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wobei der Wandler der Ε-Saite gegenüber am empfindlichsten ist, der Α-Saite weniger empfindlich, der D-Saite noch weniger empfindlich und schließlich der G-Saite am wenigsten empfindlich ist, wobei das Verhältnis zwischen der maximalen und der minimalen Empfindlichkeit in der Größenordnung von 4 : 1 liegt. Die Empfindlichkeit des Wandlers 2 ist entsprechend umgekehrt vorgesehen.

In Figur 4 ist schematisch die Wirkung dieser unterschiedlichen Empfindlichkeit■; dargestellt, wenn die Ausgangssignale von den beiden Wandlern von einem Lautsprecherpaar 10,11 stereophonisch wiedergegeben werden. Der Lautsprecher 10 empfängt die verstärkten Ausgangssignale des Wandlers 1 und der Lautsprecher 11 empfängt die verstärkten Ausgangssignale des Wandlers 2. In diesem Diagramm stellen die Kreise sinnbildlich die Amplitude oder die Lautstärke von Tönen gleicher Intensität dar, wobei die obere Kreisreihe Signale darstellt, die von dem Wandler 1 für die vier Saiten erzeugt werden, während die untere Kreisreihe die Signale vom Wandler 2 darstellen.

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Es ist klar, daß, wenn die Lautsprecher 10 und 11 Töne mit einer Intensität wiedergeben, die von der Größe der Kreise abhängt, jede Saite ein Hörbild ergibt, welches seih von den anderen Saiten unterscheidet, die vier Hörbilder sich über ein Hörspektrum ausbreiten und einem bei 12 placiertem Hörer so erscheinen, als ob sie von vier Richtungen ausgehen, wie es in der Zeichnung mit den Pfeilen angedeutet ist. *

Figur 5 zeigt ein Schaltdiagramm für einen Stereoverstärker, der für das oben allgemein beschriebene System geeignet ist. En dieser Figur weisen die Wandler 1 und 2 Kerne 15 mit zugehörigen Spulen

16 auf, wobei das eine Ende jeder Spule mit einer gemeinsamen Erdung

17 verbunden ist und das andere Ende jeder Spule mit gleichlaufenden Ton- und Lautstärkesteuerknöpfen 18 und 19 in Verbindung stehen, bevor die Leitungen zu einem Stereoklinkenstecker weitergeführt sind.

Es ist klar, daß ein dem schon beschriebenen Effekt ähnlicher Effekt dadurch erreicht werden kann, daß jeder Gitarrensaite zwei getrennte Tonaufnehmer zugeordnet sind, wobei jeder Tonaufnehmer einen eigenen Verstärker hat. Die Verstärkungen der Verstärker werden dann geändert, um die gewünschten unterschiedlichen Empfindlichkeiten zu erhalten.

Es ist natürlich klar. , daß durch geeignete Änderung der unterschiedlichen Empfindlichkeiten die verschiedenen Töne über ein Hörspektrum in einer Weise ausgebreitet werden können,welche vom tat-

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sächlichen Ort der tonerzeugenden Bereiche des Musikinstrumentes verschieden ist. Weiterhin ist das beschriebene System nicht auf Gitarren beschränkt, sondern kann bei einem weiten Bereich von Musikinstrumenten, seien sie besaitet oder nicht, angewendet werden.

Eine alternative Methode zur Erhaltung eines Hörspektrums ist in Figur 6 gezeigt. In dieser Figur sind die Tasten eines elektrischen Klaviers mit 30 bezeichnet, die über ein Gestänge die Hämmer 31 veranlassen, auf Metallstäbe 32 zu schlagen, um die einzelnen Töne zu erzeugen. Jedem Metallstab 32 ist ein einzelner Tonaufnehmer 33 zugeordnet. Der Ausgang jedes Aufnehmers ist in zwei Zweige aufgeteilt, um so ein erstes und ein zweites Hörsignal zu erzeugen, wobei jeder Zweig einen veränderlichen Widerstand 34 enthält. Wenn angenommen wird, daß alle Wandler Hörsignale von gleicher Amplitude erzeugen, dann sind alle veränderlichen Widerstände 34 so gesetzt, daß die ersten Hörsignale, wenn sie in der Figur von links nach rechts abgenommen werden, Amplituden aufweisen, die von links mit dem höchsten Pegel beginnen und der Reihe nach abnehmen, während die Amplituden der zweiten Hörsignale sich in komplementärer Weise ändern. In der Tat werden sich die Amplituden über dem gesamten Tonspektrum in einer Weise ändern, wie es in Figur 4 gezeigt ist.

Daraus erklärt sich, daß, wenn wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die beiden Gruppen der Hörsignale durch Lautsprecher 35 wiedergegeben werden, der Effekt der sein wird, daß die Töne wieder entsprechend einem vermeintlichen Hörspektrum ver-

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breitet bzw. ausgestrahlt werden.

Es ist ebenso klar, daß ein einzelnes Musikinstrument durch eine Instrumentengruppe ersetzt werden kann, wobei die von den Instrumenten abgegebenen Töne von Mikrophonen aufgefangen werden als vielmehr von tatsächlich an den Instrumenten angebrachten Wandlern.

In einem solchen Fall können die Mikrophone gemäß Figur 7 angeordnet werden. Die Ausgangsignale der Mikrophone 20 bis 24 werden zusammengeführt und dem einen Lautsprecher zugeführt, während die Ausgangssignale der Mikrophone . 25 bis 29 zusammengeführt und dem anderen Lautsprecher zugeführt werden, so daß die Hörbilder der Instrumente wiederum voneinander beabstandet sein werden.

Es ist klar, daß das Vorstehende, welches in Verbindung mit stereophonischen Systemen beschrieben worden ist, die einfachste Form der binauralen Wiedergabe ist. Jedoch ist es natürlich ohne weiteres durchführbar, das gleiche System zur Anwendung der quadrophonischen Wiedergabe entsprechend abzuändern.

Die vorliegende Erfindung kann ebenso verwendet werden bei Systemen, die vier Lautsprecher verwenden, die an den vier Ecken eines Auditoriums angeordnet sind. Aufudiese Weise kann einer Gruppe, die aus zwei Gesangssolisten, einer Elektrogitarre, einem Elektrobaß und aus der Schlagzeugeinrichtung besteht und auf einer Bühne spielt, der Effekt gegeben werden, daß sie die Hörerschaft umgibt, wie es

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in dem Diagramm nach Figur 7 dargestellt ist. Somit kann ein System, das dem vorstehend beschriebenen gleicht, verwendet werden, um die einzelnen Töne der Gitarre und des Baßinstrumentes zu trennen, wie es in dem Diagramm angedeutet ist.

Es ist klar, daß die Anzahl der Lautsprecher vergrößert werden kann in Übereinstimmung der Anzahl der zu präsentierenden Stereobilder.

Es ist ebenso klar, daß es möglich ist, einen Wandler zu verwenden, der aus einem einzelnen magnetischen Kern und zwei diesem zugeordneten Spulen besteht, wobei die Spulen relativ zueinander in einer Weise geneigt sind, wie es in Verbindung mit den Wandlern nach Figur 4 gezeigt ist, um so die gewünschte unterschiedliche Empfindlichkeit zu erhalten, anstatt daß zwei Wandler von der in Figur 5 gezeigten Art verwendet werden, die relativ zueinander geneigt sind, wie es in Figur 3 gezeigt ist.

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L e e r s e i \ e

Claims

Patentanwalt· Dr. H urn Wücken OT/ QQQT Dip!.·In-*. T ·...?. '.VilokerK £■ I hOO O I Dipl.-r:-v-, · -..· ,/^5 Läufer λn 1977 Anmelder: Robert Mark Griffiths, 96 Dawes Road, London SW6 7EJ, Großbritannien Ansprüche

1.J Stereophonisches Wiedergabesystem, gekennzeichnet durch eine Wandlereinrichtung zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Hörsignals für jede einer Mehrzahl von Schallquellen und durch ein erstes und ein zweites Wiedergabemittel, denen die ersten und zweiten Hörsignale zur Wiedergabe zugeleitet werden, wobei die Wandlereinrichtung so angeordnet und/oder geschaltet ist, daß zwischen jedem aus den von den Schallquellen erzeugten Signalen gebildeten Signalpaar eine vorbestimmte Amplitudendifferenz besteht, wobei sich die Amplitudendifferenzen für jedes Hörsignalpaar ändern bzw. geändert sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mehrzahl der Schallquellen zwei Wandler vorgesehen sind, deren jeder so angeordnet ist, daß er gegenüber den Schallquellen eine unterschiedliche Empfindlichkeit aufweist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der eine Wandler eine maximale Empfindlichkeit für eine einzelne Schaltquelle und der andere Wandler eine minimale Empfindlichkeit für dieselbe Schallquelle hat, und wobei

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die Wandlerempfindlichkeiten für die übrigen Schallquellen in komplementärer Weise geändert sind, wodurch ein Stereobild der Schallquellen gegeben ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wandler einen magnetischen Kern und zugehörige Spule aufweist.

4. System nach Anspruch 3 unter Verwendung eines Saitenmusikinstrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler unterhalb der Saiten des Instrumentes angeordnet und relativ zueinander und zur Ebene der Saiten geneigt sind.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung einen Wandler für jede Schallquelle aufweist, daß das Hörausgangssignal jedes Wandlers in zwei Signale aufgeteilt wird, um die Hörsignalpaare aus den ersten und zweiten Hörsignalen zu bilden, und daß Mittel vorgesehen sind, um den Pegel jedes Hörsignals zwecks Erzeugung der Amplitudendifferenzen zwischen den Signalpaaren zu ändern.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Änderung des Pegels aus einem veränderlichen Widerstand bestehen.

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7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederzugebenden Schallquellen aus einer Musikinstrumentengruppe bestehen und daß die Wandler Mikrophone umfassen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe in
einem linearen-Bereich aufgestellt ist, um ein Hörsignal vorzusehen, und wobei die linearen Reihen zueinander geneigt sind,
um unterschiedliche Empfindlichkeiten zu den verschiedenen Instrumenten der Gruppe zu erzeugen.

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