DE2902819C2 - Lautsprecheranordnung und Schaltung zur Raumklangerzeugung - Google Patents
Lautsprecheranordnung und Schaltung zur RaumklangerzeugungInfo
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Description
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Über lange Jahre wurde der Fernsehton als eine zwar unverzichtbare, aber doch gegenüber der Bildübertragung
bestenfalls zweitrangige Begleitinformation verstanden, an die keine hohen Qualitätsanforderungen zu
stellen sind. Da beim Fernsehen der dominierende Sinneseindruck durch das Bild gegeben ist, werden Mängel
in der Tonübertragungsqualität tatsächlich im praktischen Betrieb auch bis zu einem gewissen Grade verdeckt,
so daß man bei der Konzeption von Fernsehgeräten kaum einen Grund sah, mehr als den üblichen Minimalaufwand
für die Tonwiedergabe vorzusehen.
Erst in jüngster Zeit ist die Fernseh-Tonqualität zum Gegenstand ständig wachsender Kritik geworden, die
sich gegen eine Vielzahl von Qualitätsparametern richtet. Hauptursache dieses Gesinnungswandels beim
Konsumenten ist sicher die Vergleichsmöglichkeit mit der äußerst perfektionierten HiFi-Übertragung von
Rundfunk, Schallplatte und Tonband und die dadurch erfolgte allgemeine Steigerung der kritischen Hörfähigkeit
des Konsumenten. Aber auch die vielfältige und in zunehmendem Maße auch Konzertdarbietungen enthaltende
Programmgestaltung der Fernsehanstalten hat zweifellos den Wunsch geweckt, derartige Sendungen,
deren Schwerpunkt nicht so eindeutig auf der Bildseite liegt, möglichst in einer besseren Qualität hören zu wollen,
ais es der bisher übliche Standard erlaubt.
Die Schwächen der durchschnittlichen Tonübertragung
beim Fernsehen liegen einerseits im unzureichenden Schalldruck-Frequenzgang, sowie in der mangelhaften
Verzerrungs- und Störfreiheit Als weiterer wesentlicher Schwachpunkt wird besonders bei Konzertübertragungen
und Music-Shows die so gut wie vollständig fehlende Raumwirkung empfunden, ein Mangel,
der darauf beruht, daß die virtuelle Schallquelle eines Fernsehgerätes unmittelbar am Bildrand in einem
Punkt konzentriert erscheint.
Die bei der üblichen Fernsehtonwiedergabe als mangelhaft
empfundene Raumwirkung betreffend, mag es zunächst naheliegend erscheinen, von der Verwendung
bei Rundfunkgeräten her bekannte konstruktive, akustische oder schaltungstechnische Maßnahmen auf
Fernsehgeräte zu übertragen. Derartige Maßnahmen waren besonders in den 50iger Jahren zur Verbesserung
der Wiedergabequalität bei den Rundfunkgeräten zur Anwendung gekommen, wie z. B. die sogenannte »3-D-Wiedergabe«
mit zusätzlichen, im Gehäuse angeordneten Seitenlautsprechern, die »Pseudo-Stereo-Schaltung«
(1954), die »Sterodyn-Schaltung« (1957) mit gegenphasiger Speisung mehrerer im gleichen Gehäuse
befindlichen Lautsprecher und zahlreiche spätere Varianten dieser Konfiguration (HiFi-Expander 1958,
TFK-ELA-Tip 1958).
Die simple Übertragung dieser bei Rundfunkgeräten angewandten Technik auf Fernsehgeräte bringt indessen
keine überzeugende Wirkung - und kann dieses auch nicht, weil für die optimale Bildwiedergabe beim
Fernsehen ein Betrachtungsabstand von etwa dem 5fachen Diagonalmaß der Bildröhre zugrunde zu legen
ist. Das ergibt bei den meistverwendeten Bildrohrgrößen einen Abstand von mindestens 3 bis 4 Meter.
Bei einem damit zugleich auch festgelegten Hörabstand vom Standort der Lautsprecher bringen aber die
oben angeführten elektro-akustischen Maßnahmen, wie sie aus der Rundfunktechnik bekannt sind, kaum noch
einen wahrnehmbaren Effekt, soweit es sich um die Raumwirkung bei der Tonwiedergabe handelt.
Gerade auch die auf der Basis von Schaltungen mit phasen- und laufzeitbedingten Interferenzwirkungen
erzielbaren Veränderungen in der Struktur des Schallfeldes beschränken sich im wesentlichen auf einen
Raumbereich, dessen Ausdehnung der Größenordnung der in dem betreffenden Gehäuse realisierbaren Lautsprecherabstände
entspricht.
Davon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Fernsehgerät unter Zugrundelegung der beim
Fernsehen üblichen Bildbetrachtungsabstände eine einerseits auch aus dem relativ großen Betrachtungsund
Hörabstand deutlich wahrnehmbare, andererseits aber dennoch eindeutig auf das Bildgeschehen bezogene,
d. h. bildkonforme Raumtonwiedergabe zu ermöglichen, wie sie insbesondere für Konzert- und
Showsendungen erwünscht ist, sowie des weiteren alternativ sinnvolle Umschaltvananten autzuzeigen, mit
deren Hilfe z. B. auch eine möglichst exakt in der Bildmitte lokalisierbare Begleittextwiedergabe erreicht
wird, wie sie für verscheiedene andere Sendungen vorteilhaft ist.
Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung und Schaltung zur Raumklangerzeugung für Fernsehgeräte
mit mehreren im Gehäuse angeordneten Lautsprechern und mit einer Einrichtung zur Umschaltung der
den Lautsprechern zugeführten Signalspannungen, und
liegt darin, daß beidseitig neben dem Bildrohr an der
Frontseite des Gehäuses mindestens je ein I autsprecher für den Hoch- und Mitteltonbereich, sowie an den
Gehäuse-Seitenwänden je ein Tieftonlautsprecher angeordnet ist, und daß in einer ersten Schaltstellung
der Umschalteinrichtung nur die beiden frontseitig angeordneten Mitteltonlautsprecher in Serienschaltung
und mit gleicher Phase betrieben werden, und daß in einer zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung
alle Lautsprecher eingeschaltet und in der Weise angeschlossen sind, daß die beiden an den Seitenwänden
befindlichen Tieftonlautsprecher über ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von ca. 400 Hz in Parallelschaltung
und mit gleicher Phase gespeist, die beiden frontseitigen Mitteltonlautsprecher über ein Hochpaßfilter
mit einer Grenzfrequenz von ca. 400 Hz, ebenfalls in Parallelschaltung, jedoch gegenphasig gespeist und
die beiden frontseitigen Hochtonlautsprecher über ein zweites Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von ca.
4000 Hz, ebenfalls in Parallelschaltung und gegenphasig betrieben werden, und daß das zweite Hochpaßfilter
am Verbindungspunkt der beiden Mitteltonlautsprecher angeschlossen ist.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung beinhaltet, daß die beiden frontseitigen Mitteltonlautsprecher in
der zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung über ein frequenzabhängiges und so bemessenes Netzwerk
gespeist werden, daß der abgegebene Schalldruck im Frequenzbereich zwischen 700 Hz und 1500 Hz JO
abgesenkt ist.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung von zu beiden Seiten des Bildrohrs frontal angeordneten Lautsprechergruppen
für die mittleren und hohen Frequenzen, sowie die Anbringung weiterer Tief-Mitteltonlaut-Sprecher
in beiden Gehäuseseitenwänden, die mit einer relativ hohen Übemahmefrequenz der vorgesehenen
Frequenzweiche sowohl tiefe als auch mittlere Frequenzen
übertragen, und durch die spezielle Verteilung und Umschaltung der Tonsignale für die Lautsprechergruppen
gelingt es, sowohl eine voluminöse Raumklangübertragung für Konzert- und Show-Sendungen
einerseits, als auch eine virtuell in Bildmitte optimal konzentrierte Textwiedergabe für andere Sendungen
bei zugleich bequemer und überzeugender Wirkung der Funktionsumschaltung zu erreichen.
Gleichwohl komm*, es bei der angestrebten Verbesserung
der Fernsehtonwiedergabe keinesfalls nur darauf an, daß ein »voluminös« klingender Ton abgestrahlt
wird, sondern auf eine in den verschiedenen, für das räumliche, sowie richtungsorientierte Hörempfinden
charakteristischen Parametern der Schallreproduktion gut abgestimmte Korrektur der wesentlichen Mängel,
welche der konventionellen Fernsehtonwiedergabe anhaften.
Neben der Linearisierung des Schalldruckfrequenzganges,
wie sie mit Verwendung von z. B. 6 Lautsprechern infolge eines somit statistisch besser reproduzierbaren
Ausgleichs der spektralen Abweichungen der EinzsUäuisprecher ermöglicht wird kommt es dEFEuf &Lgr;&eegr;
an, den Verlauf der Schallwellenfronten im Bereich des für optimale Bildwiedergabe üblichen Betrachtungsabstandes,
insbesondere auch senkrecht zur Abstrahlrichtung, so einzuebnen, daß vor allem im Formantbereich
der Eindruck einer deutlich verbreiterten Schallquelle entsteht, deren Ausdehnung dabei jedoch in ihrem
Umfang begrenzt bleibt, um den Bezug zur Bildwiedergabe nicht zu verlieren. Eine Auflösung der Schallquelle
auf etwa den doppelten bis dreifachen Wert der Gehäuseabmessungen wird vom Benutzer einerseits
noch als bildkonform akzeptiert, andererseits jedoch als deutliche akustische Verbesserung der spektralen
Transparenz des Klangbildes empfunden.
Es ist einleuchtend, daß die Optimierung der angestrebten Effekte in Bezug auf die Erhaltung der Konformität
zwischen Bild und Ton, auf die Vergrößerung des Flächenbereichs des für das Bildgeschehen kennzeichnenden
Direktschalles, sowie auf die Verbesserung der räumlichen Transparenz im Hintergrundbereich, viel
experimentelle Kleinarbeit erfordert Das betrifft die speziellen Eigenschaften der einzelnen Lautsprecher,
die Dimensionierung der Frequenzweichen, der räumlichen Abstände der Lautsprecher, der Energieverteilung
auf dieselben, einer günstigen Dämpfung der Gehäuseresonanzen u. a. mehr. Für die im gegenphasigen
Betrieb arbeitenden Frontlautsprecher kommt es ferner sehr darauf an, den räumlichen Abstand dieser Aggregate
günstig zu bemessen, welcher - im Gegensatz zu den Angaben, die bei Rundfunkgeräten als günstig
ermittelt wurden - bei Fernsehgeräten auf davon erheblich abweichende Werte einzustellen ist.
Neben der wesentlichen Verbesserung der räumlichen Schallverteilung, die für Konzert- und Show-Sendungen
so wichtig ist, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung mit der relativ hohen Anzahl von
Lautsprechern der Vorteil, daß es verhältnismäßig leicht möglich ist, den insgesamt resultierenden Schalldruck-Frequenzgang
in bezug auf die physiologische, spektrale Verteilung der Hörempfindlichkeit zu linearisieren.
Dabei wirkt sich die vielfältige Verteilung der Lautsprecher innerhalb des Gehäuses sehr günstig aus,
weil besonders die im Tieftonbereich auftretenden, von den Gehäuseabmessungen und der Gehäuseausführung
abhängigen Resonanzerscheinungen weniger scharf und nicht als stehende Wellen in Erscheinung treten.
Ähnlich günstige Schalldruck-Frequenzgänge lassen sich bei der konventionellen, konzentrierten Lautsprecheranordnung
nur durch Anwendung einer geschlossenen Lautsprecherbox erreichen, die aber neben dem
Nachteil der mangelhaften Raumwirkung insgesamt zu einer sehr aufwendigen technischen Lösung zwingt, da
innerhalb des Fernsehempfängergehäuses nur eine sehr kleinvolumige Box Platz findet. Diese benötigt bei ausreichend
starker Dämpfung für einen vorgegebenen maximalen Schalldruck auch eine entsprechend höhere
Signalleistung, d. h. einen erheblich teueren Ton-Endverstärker, als es bei der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung
erforderlich ist.
Ein besonderer Vorteil der Schaltung nach dem Erfindungsgedanken ist auch darin gegeben, daß bei der
Umschaltung von »Normal«- auf »Raumklänge-Betrieb, neben der Zuschaltung der weiteren Lautsprecher,
und der damit zu hohen und tiefen Frequenzen hin erzielten Erweiterung des Schalldruck-Frequenzganges,
zugleich die in Stellung »Raumklang« entnommene elektrische Leistung wesentlich erhöht wird. Das
ergibt sich aus der Art der Ujnsr.hjiltiing und der daraus
resultierenden Verringerung der Abschlußimpedanz um den Faktor 4. Ohne diese Maßnahme würde der physiologische
Eindruck bei der Umschaltung auf »Raumklang« deutlich schwächer bleiben, da sich die gegebene
Tonsignalleistung in der Betriebsstellung »Raumklang« auf einen breiteren Frequenzbereich verteilen
und damit im mittleren Frequenzbereich verringern würde.
Neben dem Vorteil des geringen Aufwandes ermöglicht es die erfindungsgemäße Art der Umschaltung bei
»Raumklang«-Betrieb weiterhin, daß auf einfache Weise oberhalb einer Übernahmefrequenz in der Größenordnung
von 400 Hz eine gegenphasige Speisung der frontseitigen Mittel- und Hochtonlautsprecher
erreicht wird. Eine solche, nach DBP 10 08 355 ausgeführte Schaltung hat bekanntlich zur Folge, daß der
Hörer virtuelle Schallquellen lokalisiert, deren Standorte außerhalb des Gehäuses liegen. Das unmittelbar
im Bildbereich sonst gewohnte konzentrierte monaurale Schallzentrum wird damit besonders bei geringerem
Hörabstand, sowie bei seitlicher Hörposition aufgelöst und die räumliche Schallverteilung deutlich verbessert.
Dabei ist sichergestellt, daß im Frequenzbereich unterhalb der in der Größenordnung von 400 Hz
liegenden Übernahmefrequenz keine Leistungsabschwächung durch akustischen Kurzschluß erfolgt, weil
die beiden an den Gehäuseseitenwänden angeordneten Tief-Mitteltonlautsprecher gleichphasig betrieben werden.
Bei der Umschaltung auf »Raumklang«-Betrieb ergibt sich die Notwendigkeit, den Schalldruck-Frequenzgang
der frontseitigen, dann im Parallelbetrieb angesteuerten Mitteltonlautsprecher an den Schalldruckverlauf
der zugeschalteten an den Seitenwänden angeordneten Tief-Mitteltonlautsprecher anzupassen,
die normalerweise einen etwas ungünstigen Wirkungsgrad aufweisen. Diese Entzerrung kann in bekannter
Weise im Bereich des NF-Vorverstärkers erfolgen.
Eine besonders einfache Lösung dafür, auch im Hinblick auf die ohnehin erfolgende Umschaltung der Lautsprechergruppen,
ist die hier weiter vorgeschlagene Einschaltung eines Netzwerkes in Form eines Sperrkreises
in die Speiseleitung der beiden Mittelton-Laut-Sprecher, da keine weiteren Umschaltkontakte notwendig
sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
A b b. 1 zeigt die Skizze eines Fernsehempfängers mit
der Bildröhre 1, den beiden frontseitigen Mitteltonlautsprechern 2 und 3, den ebenfalls an der Frontseite plazierten
Hochtonlautsprechem 4 und 5, sowie den an den
Gehäuseseitenwänden angeordneten Tief-Mitteltonlautsprechern 6 und 7. Links unterhalb des Mitteltonlautsprechers
2 befindet sich die Umschalteinrichtung 8 für die Umschaltung von »Normal« auf »Raumklang«.
Die beiden Lautsprechergruppen 2, 4, 6 und 3, 5, 7 können auch auf gleicher Höhe symmetrisch im
Gehäuse angeordnet sein, wenn die Designfestlegungen für die Unterbringung der übrigen Bedienelemente
des Fernsehempfängers das zulassen.
Ab b. 2 zeigt die elektrische Schaltung der Lautsprecheranordnung.
In der gezeichneten Ruhestellung der Umschalter 9, 10, 11, 12 der Umschalteinrichtung 8
(= »Normal«) sind nur die beiden Mitteltonlautsprecher 2 und 3 in Serienschaltung an die Signalspeiseleitung
16 angeschlossen und werden gleichphasig betrieben.
In der Arbeitsstellung der Umschalteinrichtung 8 (= »Raumklang) werden dagegen sämtliche Lautsprecher
2,3,4,5,6,7 über die Umschalter 9,10,11,12 in folgender
Weise gespeist:
1. Die beiden Tief-Mitteltonlautsprecher 6 und 7 sind
gleichphasig parallel geschaltet und liegen über dem Arbeitskontakt des Umschalters 9 und die
Tiefpaß-Induktivität 13 an der Speiseleitung 16.
2. Das heiße Ende des Mitteltonlautsprechers 2 wird mittels des Umschalters 11 von der Speiseleitung
16 getrennt und mit Masse verbunden.
3. Der Arbeitskontakt des Umschalters 10 legt den Verbindungspunkt der beiden Mitteltonlautsprecher
2 und 3 über den Hochpaß-Kondensator 14 und einen - nur fallweise vorhandenen - Resonanzkreis
17 an die Speiseleitung 16. An die Stelle des Resonanzkreises 17 tritt bei Nichtvorhandensein
eine Kurzschlußbrücke.
4. Der Verbindungspunkt der beiden Hochtonlautsprecher 4 und 5 wird mittels des Arbeitskontaktes
des Umschalters 12 über den zweiten Hochpaß-Kondensator 15 mit dem Verbindungspunkt der
beiden Mitteltonlautsprecher 2 und 3 verbunden.
Wie die durch Punkte gekennzeichnete Polung der Lautsprecher erkennen läßt, werden in der zuvor
beschriebenen Arbeitsstellung (= Raumklang) sowohl die beiden Mitteltonlautsprecher 2 und 3, als auch die
beiden Hochtonlautsprecher 4 und 5 in gegenphasiger Parallelschaltung betrieben, während die beiden Tief-Mitteltonlautsprecher
6 und 7 in gleichphasiger Parallelschaltung arbeiten.
Für den Wert der Anschlußimpedanzen gilt folgendes:
Haben alle Lautsprecher die gleiche Impedanz Z, und gilt entsprechend der Lehre des DBP 10 08 355 für die
Induktivität 13 (= L) und den Kondensator 14 (= C) die Beziehung
Z = &ohgr;. · L =
wobei mit <ys die Kreisfrequenz der in der Größenordnung
von 400 Hz liegenden Übernahmefrequenz^ bezeichnet ist, dann hat die gesamte Anschlußimpedanz
in der Betriebsstellung »Raumklang« den näherungsweise frequenzunabhängigen Wert Z/2. Das gilt bei
Kurzschluß des Resonanzkreises 17 und frequenzlinearer Anpassung der Hochtonlautsprecher 4 und 5 über
den zweiten Hochpaß-Kondensator 15.
In der Betriebsstellung »Normal« hat die Gesamtanschlußimpedanz
dagegen den Wert 2 · Z.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Lautsprecheranordnung und Schaltung zur Raumklangerzeugung für Fernsehgeräte mit mehreren
im Gehäuse angeordneten Lautsprechern und mit einer Einrichtung zur Umschaltung der den
Lautsprechern zugeführten Signalspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig
neben dem Bildrohr an der Frontseite des Gehäuses mindestens je ein Lautsprecher für den Hoch- und
Mitteltonbereich, sowie an den Gehäuse-Seitenwänden je ein Tieftonlautsprecher angeordnet ist,
und daß in einer ersten Schaltstellung der Umschalteinrichtung nur die beiden frontseitig angeordneten
Mitteltonlautsprecher in Serienschaltung und mit gleichei Phase betrieben werden, und daß in einer
zweiten Schaltstellung der Umschalteinrichtung alle Lautsprecher eingeschaltet und in der Weise
angeschlossen sind, daß die beiden an den Seitenwänden befindlichen Tieftonlautsprecher über ein
Tießpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von ca. 400 Hz in Parallelschaltung und mit gleicher Phase
gespeist, die beiden frontseitigen Mitteltonlautsprecher über ein Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz
von ca. 400 Hz, ebenfalls in Parallelschaltung, jedoch gegenphasig gespeist und die beiden frontseitigen
Hochttonlautsprecher über ein zweites Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von ca. 4000 Hz,
ebenfalls in Parallelschaltung und gegenphasig betrieben werden, und daß das zweite Hochpaßfilter
am Verbindungspunkt der beiden Mitteltonlautsprecher angeschlossen ist.
2. Lautsprecheranordnung und Schaltung zur Raumklangerzeugung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden frontseitigen Mitteltonlautsprecher in der zweiten Sc'ialtstellung der
Umschalteinrichtung über ein frequenzabhängiges und so bemessenes Netzwerk gespeist werden, daß
der abgegebene Schalldruck im Frequenzbereich zwischen 700 Hz und 1500 Hz abgesenkt ist.
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