DE2841680A1

DE2841680A1 - Drahtloses uebertragungsverfahren fuer tonsignale

Info

Publication number: DE2841680A1
Application number: DE19782841680
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Ing Griese
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2841680C3; DE2841680B2

Description

SENNHBISER electronic KG, Vennebostel [,

Drahtloses übertragungsverfahren für Tonsignale

Die Erfindung bezieht sich «oif ein drahtloses übertragungsverfahren für Tonsignale, vorzugsweise von einem Mikrofon zu einem Verstärker und/oder Tonaufzeichnungsgerät. Die drahtlose übertragung von Tonsignalen, aber auch von Steuersignalen, zwischen elektroakustischen Anlageteilen ist seit langen bekannt. Sl werden als Träger für die zu übertragende Information KF-Wellen, Infrarot-Strahlen und auch Ultraschallwellen verwendet. Bevorzugtes Anwendungsgebiet für eine derartige, übertragung ist zum.Beispiel die Fernsehtonübertragung vom Fernsehgerät zu einem Kopfhörer des Fernsehteilnehmers, der Einsatz bei Hörgeschädigten-Lehranlagen oder Konferenz-Dolmetscheranlagen.

Jede Trägerart weist Vor- und Nachteile auf. Die Übertragung über HF-V/eilen bleibt beispielsweise nicht auf engem Raum begrenzt. Mehrere Geräte können sich, gegenseitig stören, überhaupt können hochfrequente Störungen aller Art aus allen Richtungen aufgenommen werden. Ferner nüssen die Geräte —bekannt sind die sogenannten drahtlosen Mikrofoneden Bestimmungen der zuständigen Postbehörde entsprechen, typengeprüft und lizenziert sein. Außerdem ist eine monatliche Gebühr zu entrechten. Die Kanalzahl ist stark eingeschränkt und ein Betrieb mehrerer Sender gleichzeitig in demselben Kanal ist wegen auftretender Interferenzstörungen nicht möglich.

Den Vorteilen der Infrarot-Übertragungstechnik steht die hohe Störenpfindlichkeit gegenüber starken Lichtstrahlungen als Nachteil gegenüber, so daß eine Anwendung im Freien - Störung durch sehr helles Tageslicht bzw. Sonnenstrahlung - schwer möglich ist. Auch starke KuMstlxchtquellen verhindern den Einsatz in der Filmaufnahmetechnik.

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Auch die Ultraschall-Übertragung hat bisher die hochwertige übertragung von Tonsignalen, vorzugsweise von einem Mikrofon zu einem Tonaufzeichnungsgerät, nicht gewährleistet, da durch Mehrwegeverzerrungen die Ubertragungsqualität stark gemindert wird.

Von Tonamateuren wird aber immer wieder ein drahtloses Mikrofon gefordert, das die genannten Nachteile, insbesondere der genannten HF- und Infrarot-Trägersysteme nicht aufweist. Auch in der Tonfilmaufnahmetechnik werden drahtlose Mikrofone benötigt.

In der Tonfilmtechnik für Amateure wird in steigenden Maße die sogenannte 2instreifentechnik eingesetzt, bei der der Film eine magnetisierbare Randspur aufweist und das Tonaufzeichnungsgerät mit der Filmkamera eine Einheit bildet. Um dem Amateur die Tonaufnahme zu erleichtern, wird versucht, auch das Mikrofon an der Kamera über körperschalldämmende Mittel·zu befestigen. Die hierbei erzielten Aufnahmeergebnisse sind jedoch nicht zufriedenstellend, da die Kamera zuviel Körperschall und Luftschall auf das Mikrofon übertragt und dieses wiederum zu weit von den Schallquellen entfernt ist, die aufgenommen werden sollen.

Zine gute und vor allen Dingen störfreie akustische Aufnahmequalität wird erreicht, wenn das Mikrofon möglichst nahe an die aufzunehmende Schallquelle herangebracht wird und die Tonsignalc· über eine geeignete drahtlose Übertragungsstrecke zu der einen entsprechenden Empfänger und ein Aufzeichnungsgerät enthaltenden Filmkamera übermittelt werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Tonsignal durch trägerlose Einseitenbandmodulation mit einem höherfreqüenten Träger in ein höherfrequentes Signal umgesetzt und über-»- eine elektroakustisch^ Wandleranordnung als Ultraschall abgestrahlt wird, welcher am £npfangsort über einen Empfangswandler aufgenommen und in bekannter Weise demoduliert wird.

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Durch den Einsatz von Ultraschall für axe drahtlose Übertragung werden bei der FJinseitenbandmodulation gegenüber der direkten Tonübertragung folgende Vorteile erzielt: Körperschall bzw. Luftschall der Kamera stören nicht mehr, da sie in einem anderen Frequenzbereich liegen und das Aufnahmemikrofon sich in der Nähe der aufzunehmenden Schallquellen befindet; das Verhältnis von Direktschall zu reflektiertem Schall kann optimal gewählt werden; da mit kurzen V/eilenlängen gearbeitet wird, kann die Richtschärfe des ültraschallempfängers den optischen Eigenschaften der Kamera angepaßt werden und es kann sogar bet Verwendung bei Zoomobjektiven eine Kopplung zwischen dem Objektiv und dem Ultraschallwandler in dem Sinn vorgenommen werden, daß bei der Veränderung der Brennweite des Zoomobjektivs auch der Entfernungseindruck der Schallquellen sinngemäß verändert wird.

Der Vorteil der trägerlosen Einseitenbandtechnik gegenüber anderen Modulationsarten-besteht einerseits darin, daß keine nichtlinearen Verzerrungen durch sogenannte Mehrwegeverzerrungen auftreten können und andererseits auch mehrere Sander gleichzeitig verwendet werden können. Werden beispielsweise mehrere Personen mit Mikrofonen und Ultraschallsendern ausgerüstet, so findet beim Schwenken der Kamera von einer Person auf die andere automatisch auch der Übergang der Tonaufnahme statt, ohne daß irgendwelche Interferenzstörungen entstehen. Da bei dem Übertragungsverfahren nach der Erfindung der Hörschall lediglich in einen höheren Frequenzbereich transportiert wird, werden die sonstigen Eigenschaften nicht nennenswert verändert. Es findet also eine einfache Addition der Schallanteile in ganz ähnlicher Weise statt wie bei der direkten Tonaufnahme.

Ein weiterer Vorteil der trägerlosen Einseitenbandtechnik liegt in ihrer Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Stromverbrauchs der Sender. Im unmodulierten Zustand findet keine Abstrahlung von Ultraschall statt und die Ruhestromaufnahme der Endstufe kann außerordentlich gering sein. Vom Prinzip her gibt es auch keine Uberraodulation. Bei Aussteuerungsspitzen können verhältnismäßig große Schallleistungen abgestrahlt werden.

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Anhand der Zeichnung und einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung im nachfolgenden beschrieben werden: Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung der für die Vez>fahrensdurchführung notwendigen elektronischen bzw. elektroakustischen Bausteine. Fig· 2 zeigt die Anordnung eines Empfangswandlers an einer Kamera in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung.

Die Einseitenbandmodulation und Demodulation ist prinzipiell bekannt. Das Blockschaltbild ist in Fig* 1 dargestellt» Ein Oszillator 3, der beispielsweise auf einer Frequenz von 50 kHz schwingt, wird durch das Mikrofon 1 und den Niederfrequenzverstärker 2 amplitudenmoduliert. Der Modulator *f ist so ausgeführt, daß der Träger möglichst vollständig unterdrückt wird. Das Filter 5 siebt nun das untere oder obere Seitenband aus und unterdrückt ebenfalls noch in gewissem Maße den Träger. Das Einseitenbandsignal wird dann über einen Verstärker 6 dem alektroakustischen Wandler 7 zugeführt. Om einen guten Wirkungsgrad zu erzielen und eine genügende Bandbreite zu erreichen werden vorzugsweise elektrostatische Wandler verwendet. Bei Elektretwandlern ist es nicht notwendig, eine Polarisationsspannung an die Ultraschallkapsel zu legen. Es können jedoch auch andere Wandler verwendet werden, beispielsweise piezoelektrische Systeme. Auf der Empfangsseite wird lediglich das vom Empfangsvpndler 8 abgebene Signal verstärkt und durch eine Mischstufe9 und einen Oszillator 10, der auf der gleichen Frequenz wie der Sendeoszillator 3 schwingt, in das Niederfrequenzband zurücktransportiert. Ein einfaches RC-Filter genügt, um das Niederfrequenzband von den höheren Frequenzen zu trennen. Das Kiederfrequenzband wird in einem Verstärker 11 verstärkt und dem Tonaufzeichnungsgerät in der Filmkamera zugeführt.

Die für dieses Übertragungsverfahren nach der Erfindung benötigten Empfänger können besonders einfach aufgebaut sein und lassen sich somit leicht an der Filmkamera befestigen, wenn sie nicht sogar in diese eingebaut werden.

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Während die Richtwirkung des Sendewandlers verhältnismäßig klein sein soll,damit sich die aufzunehmenden Personen, denen die Kikrofon-Sendferkosbination beispielsweise angesteckt werden, möglichst frei bewegen können, wird der Empfangswandler in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung mit einer verhältnismäßig hohen Richtwirkung versehen. Die einfachste Möglichkeit dazu ist die Verwendung eines kleinen Hohlspiegels, in dessen Brennpunkt die Ultraschallkapsel angeordnet wird. Diese Empfangseinrichtung kann ähnlich wie ein Blitzlichtgerät auf die Kamera gesetzt werden. Der Hohlspiegel bewirkt eine Bündelung des Schalls,\ so daß man verhältnismäßig leicht auch über große Entfernungen ■ die Tonsignale übertragen kann.

Die Richtwirkung hängt von der Größe dieses Hohlspiegels ab und davon_T wie genau die ÜTtraschallkspsel im Brennpunkt des Spiegels angeordnet wird. Wird die Kapsel auf der Achse des Hohlspiegels verschoben, so verändert sich ähnlich wie bei einer Taschenlampe die Richtschärfe und es ist durchaus möglich, &ei einem Zoomobjektiv die Richtwirkung dem Aufnahmewinkel der Kamera optimal anzupassen. Wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, wie in Fig.2 gezeigt, die Brennweitenveränderung f des Objektivs gekoppelt mit einer Verschiebung der Ultraschallkapsel 13 auf der Achse des Hohlspiegels 15» dann kann beispielsweise bei Fahraufnahmen auch akustisch der Eindruck, an die Schallquelle näher heranzukommen, vermittelt werden.

Eine hohe Riehtwirkung einer Ultraschallwandlerkapsel kann bereits durch ihre Bauart gegeben sein» Έβ ist bekannt, daß V/andler mit nicht zu kleinen Membranen bereits hohe Richtwirkungen aufweisen. Für eine Empfangseinrichtung zur Durchführung d-es er-

fächer Wandler mit relativ hoher Richtwirkung eingesetzt werden, wobei die Verringerung der Schärfe durch eine Blende oder einen Diffusor vorgenommen werden kann. Durch Veränderung des Blendenwertes oder Lageverstellung des Diffusors kann ebenfalls in zweckmäßiger Ausgestaltung eine Anpassung der Richtwirkung an den Aufnahraewinkel des Kameraobjektivs erfolgen.

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Der Entfernungseindruck hängt bei akustischen Übertragungen bekanntlich vom Verhältnis des Direktschalles zum indirekten Schall und gegebenenfalls Störschall zusammen. Das Aufnehmemikrofon befindet sich z.B. als Ansteckmikrofon in der Nähe der aufzunehmenden Personen. Es nimmt deshalb vorwiegend Direktschall auf. Durch die Ultraschallübertragung kommt zwar ein gewisser Teil an indirektem Schall hinzu, der von der Richtwirkung des ültraschallmikrofons, des Empfangswandlers, abhängig ist. Mit der Veränderung der liichtwirkung verändert sich also auch der Entfernungseindruck. Die Richtwirkung der Empfangseinrichtung kann auch durch ein der Ultraschallkapsel vorgesetztes Interferenzrohr erzielt werden.

Nur die in der Erfindung vorgesehene trägerlose Einseitenbandmodulation des Ultraschalls kann eine übertragung ohne nichtlineare Verzerrungen im übertragungsweg gewährleisten. Deshalb siad auch nur bei diesem übertragungsverfahren die als besonders zweckmäßig genannten Einrichtungen zur Erzeugung einer Richtwirkung der Empfangseinrichtung wie Hohlspiegel oder Interferenzrohr anwendbar. Ferner ist es bei Anwendung der Einseitenbandtechnik ebenfalls möglich, mehrere Sender gleichzeitig einzusetzen. Beim Schwenken der Kamera von einer Person auf eine andere, tritt dann eine einfache Addition der Schallanteile auf und man erhält den Effekt einer überblendung.

Natürlich ist es notwendig, wie bei der direkten xonaufnahme einen Begrenzerverstärker vorzusehen, um Übersteuerungen der magnetischen Randspur des Film zu vermeiden. Sin solcher Begrenzerverstärker ist jedoch in jeder Filmkamera vorhanden. Häufig ist auch eine manuelle Lautstärkeeinstellung vorgesehen.

Das übertragungsverfahren nach der Erfindung wurde beispielsweise für die Anwendung von Amateur-Filmtonaufnahmen näher beschrieben. Es gibt jedoch noch weitere Anwendungen. In analoger Weise kann sie beispielsweise im Fernsehen verwendet werden oder sie kann auch für die Übertragung des Klangs von Musikinstrumenten in einem Orchester dienen. Manche Musikinstrumente sind zu leise, um sie^'einem Orchester ohne elektroakustische Verstärkung verwenden zu können. Andererseits möchte man gern viele Mikrofone mit den dazugehörigen Kabeln vermeiden.

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Dieses gilt zum Beispiel besonders für die Elektrogitarre, bei der eine drahtlose Übertragung des Klanges bzw. der durch einen an der Gitarre befestigten Übertrager erzeugten Tonsignale zu einer Verstärkereinrichtung besonders erwünscht ist,- Die beschriebene Ultraschail-Einseitenbandtechnik kann auch hier in vorteilhafter V/eise eingesetzt werden. Es können auch mehrere solcher Ubertragungseinrichtungen an verschiedenen Musikinstrumenten gleichzeitig eingesetzt werden und es ist dann möglich, durch Ausrichtung des Smpfängers einmal das eir.3 oder das andere Musikinstrument stärker hervorzuheben, ohne daß dazu ein Mischpult erforderlich ist.

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Claims

S 909 den 19.September 1978 Sennheiser electronic KG Wennebostel 3OO2 Wedemark 2 Pat entansprüche

1. Drahtloses Übertragungsverfahren für Tonsignale, vorzugsweise von einem Mikrofon zu einem Verstärker und/oder Tonaufzeichnung-pgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonsignal durch trägerlose Einseitenbandmodulation mit einem höherfrequenten Träger in ein höherfrequentes Signal umgesetzt und über eine elektroakustische Wandleranordnung als Ultraschall abgestrahlt wird, welcher am Empfangsort über eiaen Enpfangswandler aufgenommen und in bekannter V/eise demoduliert wird»

2. übertragungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Empfangswandlers mit verhältnismäßig hoher Hichtwirkung.

3· Übertragungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtwirkung des Empfangswandlers durch ein Interferenzrohr erzielt wird.

k. Übertragungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtwirkung durch die Anordnung der elektroakustischer Kapsel des Eapfangswandlers in einen Kohlspiegel erzielt wird.

5. Empfangseinrichtung zur Durchführung des überrragungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Tonfilmaufnahmen bestehend aus einem Empfangswandler und einem Tonaufzeichnungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangswandler mit der Filmkamera elektrisch und mechanisch verbunden ist.

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6. Empfangseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtwirkung des Smpfangswandlers dem Aufnahmewinkel des Filmkameraobjektivs angepaßt ist.

Empfangseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von Zoomobjektiven in der Filsk'iae —. die Bichtwirkung des Empfangswandlers automatisch dem Ai__nahmewinkel des Kameraobjektivs nachgeführt wird.

8. Empfang-, einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Nachführung der Richtwirkung des Empfangswandlers dur^h Lageversteliding der e-lektroakustischen Kapsel in einem Hohlspiegel erfolgt.

9· Empfangseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Richtwirkung des Empfangswandlers durch die Bauart der elektroakustischen Kapsel gegeben ist und eine Anpassung an den Aufnahmewinkel des Filrakameraobjektivs durch eine der Kapsel vorgestellte Blende oder einen Diffusor erfolgt.

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