DE2910117A1

DE2910117A1 - Anordnung zur wiedergabe zweikanalig uebertragener schallereignisse

Info

Publication number: DE2910117A1
Application number: DE19792910117
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Goerike
Original assignee: AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Current assignee: GOERIKE, RUDOLF, DR., WIEN, AT
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS54148501A; DE2910117C2; GB2016863A; GB2016863B; US4256922A

Description

AKG Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H. Brunhildengasse 1, Wien 15 / Österreich

Anordnung zur Wiedergabe zweikanalig übertragener Schall-

ereignisse

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wiedergabe insbesondere wenigstens zweikanalig übertragener Schallereignisse in Wohnräumen mittels Lautsprecherkombinationen, deren Lautsprecher in verschiedene Richtung strahlen und in denen die Lautsprecher räumlich benachbart angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß in normalen Wohnräumen, deren Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Metern liegen, die Wiedergabe von ausgedehnten Klangkörpern, z.B. einem großen Orchester dzt. nur unzureichend möglich ist.

Die übliche Anwendung von zwei in Stereobasis aufgestellten Lautsprechereinheiten liefert selten den gewünschten Effekt des räumlichen Hörens. Überdies ist die Eingliederung von zwei Lautsprecherboxen in das Mobilar einer Wohnung, schon durch die Forderung nach gleicher Aufstellungshöhe zumeist schwer lösbar. Die durch die Standardaufstellung der Lautsprecher auftretenden Hörereignisse beruhen auf dem Effekt der Summenlokalisation auf Grund von Intensitätsunterschieden. Dieser Effekt ist ein bescheidenes Abbild der im großen Raum, etwa einem Konzertsaal, entstehenden Schallereignisse. Da die Lautsprecher gegen den Zuhörer gerichtet sind, sind die interauralen Signale von Pegeldifferenzen und zeitlicher Verschiebung der Stereosignale abhängig und ergeben die Richtung der Phantomschallquelle. Bei der in Wohnräumen geringen Stereobasis sind schon kleine Abweichungen aus dem Bereich des Basiswinkels Anlaß, daß der Steroeffekt verloren geht und das Gesetz der ersten Wellenfront zur Wirkung kommt. Wenn man sich vor

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den Lautsprechern vorbeibewegt, merkt man die Pegel und Phasenänderungen.

Um die räumliche Wiedergabe zu verbessern, wurden Lautsprecherboxen entwickelt, deren Lautsprecher in verschiedene Richtungen, u.a. auch nach rückwärts, strahlen. Damit wird erreicht, daß das Klangbild infolge der Reflexionen an den unmittelbar benachbarten Wänden im Bereich der Lautsprecherbox diffuser, d.h. aufgelöster erscheint. Für eine stereophonische Übertragung sind aber nach wie vor zwei Boxen nötig, die außerdem so aufzustellen sind, daß sich in ihrer unmittelbaren Nähe wenigstens eine Wand des Wohnraumes befindet. Vorzugsweise sollen derartige Boxen jedoch in den Ecken des Wohnraumes aufgestellt werden, was aber, wie eingangs bereits erwähnt, nicht immer möglich ist. ·

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anordnung zur Wiedergabe wenigstens zweikanalig übertragener Schallereignisse zu schaffen, die nicht nur einen dem Original weitgehend entsprechenden räumlichen Eindruck liefert, sondern auch hinsichtlich der Aufstellung in Wohnräumen keine Probleme aufwirft. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß für je zwei Kanäle, über die das wiederzugebende Schallereignis übertragen wird, nur eine einzige, räumlich konzentrierte Lautsprecherkombination vorgesehen ist, in der die Anzahl der Lautspreeher bzw. Lautsprechergruppen wenigstens der Anzahl der Übertragungskanäle entspricht, mindestens jedoch zwei Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen aufweist, die wenigstens angenähert symmetrisch benachbart in der Kombination angeordnet sind.

Daraus geht hervor, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung für z.B. stereophonisch übertragene Schallereignisse, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, nur mehr eine Lautsprecherbox od. dgl. erforderlich ist, deren Aufstellung im Räume beliebig gewählt werden kann, also auch nicht an die unmittelbare Nähe reflektierender Wände angewiesen ist. Es ist sogar vorteilhaft, wenn die bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Lautsprecherkombination zumindest in bezug auf die Seitenwände des Raumes in einem größeren Abstand aufgestellt werden kann, damit die Reflexionen an den Wänden Spiegelschallquellen liefern, die den Eindruck

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einer Verbreiterung der Basis des Hörereignisses hervorrufen, wobei auch die Laufzeit der reflektierenden Welle eine gewisse Rolle spielt, insbesondere dann, wenn auch ein nach vorne strahlender Lautsprecher bzw. eine dementsprechende Lautsprechergruppe vorgesehen ist.

Da es aber aus räumlichen Gründen nicht immer möglich ist, den Abstand der Lautsprecherkombinationen von reflektierenden Wänden so groß zu machen, daß eine nennenswerte Laufzeitverzögerung auftritt, die zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Effektes wesentlich beiträgt, wird vorgeschlagen, in solchen Fällen die in der Gebrauchslage gegen benachbarte Begrenzungswände des Raumes gerichtete Lautsprecher der Kombination über die Laufzeit verzögernde Einrichtungen an den ihnen zugeordneten Kanal anzuschließen und den oder die nach vorne strahlenden Lautsprecher mit unverzögerten Signalen aus beiden Kanälen zu versorgen.

Damit wird gegenüber der herkömmlichen Anordnung von zwei in Stereobasis aufgestellten Lautsprechern eine Verbreiterung des Hörereignispanoramas erreicht und die Einschränkung auf die enge Hörzone der herkömmlichen Stereotechnik vermieden. Es sind somit mindestens zwei, vorzugsweise drei Ausbreitungseinrichtungen von Schallwellen der an einem Aufstellungsort befindlichen oder zu einer Baueinheit vereinigten Schallwandler vorgesehen. Davon ist eine die frontale Richtung, während mindestens zwei mit den Rechts- und Linkssignalen gespeisten Schallwandler gegen die Begrenzungswände des Wohnraumes gerichtet sind. Die seitlich strahlenden Schallwandler ergeben mit dem zugehörigen Frontschallwandler die aus der Summenlokalisation resultierende Richtung des seitlich einfallenden Schallanteiles. Die Hörereignisse des rechten und des linken Kanals setzen sich wiederum aus den Pegeldifferenzen und in geringem Maß der zeitlichen Verschiebung zum endgültigen Hörereignis zusammen. Dabei hat man es in der Hand, durch Laufzeit-, Pegel- und/oder irequenzgangunterschiede die verschiedensten Wirkungen zu erzielen. Werden die seitlich strahlenden Schallwandler gegenüber dem Frontschallwandler mit höherem Pegel betrieben, dann weitet sich das Hörereignis. Werden überdies, nach an sich bekannten Gesichtspunkten bestimmte Frequenzgebiete abgesenkt, bzw. angehoben,

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dann kann das Hörereignis mehr nach vorne oder nach oben verschoben werden. Da die Erfindung im wesentlichen von dem Einfluß der von den Wänden des Wohnraumes reflektierten Schallwellen abhängt, ist es erforderlich, die Absorption der Schallwellen an schallschluckenden Gegenständen zu kompensieren. Dies geschieht durch Betonung der hohen Frequenzlagen, die durch elektrische Mittel an der LautSprechereinheit oder am elektronischen Gerät, aber auch durch Fernsteuerung mittels Ultraschall oder Infrarot erfolgen kann. Auch der Pegel kann auf diese Weise nach Belieben eingestellt werden. In Weiterentwicklung der Erfindung können überdies Schallwandler in Richtung der Zimmerdecke oder an die Wand hinter der Lautsprechereinheit strahlen.

Die für das Richtungs- oder Entfernungshören bestimmenden interauralen Zeitdifferenzen und Schalldruckpegeldifferenzen werden vom Gehör in Abhängigkeit vom Frequenzbereich unterschiedlich ausgewertet. Laufzeitverschiebungen der Trägerschwingungen der Ohrsignale sind nur dann wirksam, wenn die Signale keine Anteile oberhalb 1,6 KHz enthalten. Schalldruckpegeldifferenzen und interaurale Hüllkurvenverschiebungen wirken sich dann aus, wenn wesentliche Anteile oberhalb 1,6 KHz enthalten sind. Diese wesentlichen Kenntnisse sind z.B. in "Räumliches Hören" von Jens Blauert, S. Hirzel Verlag Stuttgart 1974-, mit umfangreichen Literaturausgaben dargestellt.

Die Erfindung gestattet, durch die große Anzahl der Parameter, dem Schalldruckpegel der nach verschiedene Richtungen strahlenden Schallwandler, dem Frequenzgang dieser Schallwandler, der Richtcharakteristik der Schallwandler in Abhängigkeit von der Frequenz, der HauptStrahlrichtung der Schallwandler, der Anordnung der Schallwandler in der Lautsprechereinheit, die verschiedensten Forderungen im Hinblick auf die Größe und Gestalt des Wohnraumes, die Absorptionsverhältnisse durch Vorhänge, Möbel u. dgl., den Schluckgrad der Begrenzungswände und die individuelle Abstimmung nach dem Geschmack des Hörenden zu erfüllen.

Die Abstimmung ist durch elektronische und/oder akustische Maßnahmen in weiten Grenzen durchzuführen. Sie kann bei der Aufstellung des Lautsprechers erfolgen oder in Anpassung an die jeweilige

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akustische Darbietung durch Stellglieder am Lautsprecher, im Leitungszug der elektronischen Anlage oder durch Fernsteuerung auf drahtlosem Weg. Die Anwendung der Erfindung ist geeignet, sowohl für elektronische Musikanlagen aller Art für Rundfunk, Schallplatte oder Tonband, für elektronische Musikinstrumente oder für TV-Geräte, aber auch für tragbare Transistorgeräte, die bisher mit zwei Frontlautsprechern ausgestattet waren, um die Stereosignale zu übertragen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere für kleinere Wiedergaberäume geeignet ist und der Einfachheit halber auf eine zweikanalige Stereoübertragungsanlage bezogen ist, ergibt sich bei relativ geringem Aufwand dadurch, daß das vom rechten Kanal kommende Signal unverzö'gert wenigstens einem Frontlautsprecher und verzögert wenigstens einem rechts seitlich strahlenden, vorzugsweise schräg gegen die vom Zuhörer aus gesehene rechte Begrenzungswand des Raumes gerichteten Lautsprecher zugeführt ist, und dieselbe Anordnung in analoger Weise für den linken Kanal vorgesehen ist. Erfindungsgemäß sind selbstverständlich die Lautsprecher beider Kanäle als auch der oder die Frontlautsprecher zu einer einzigen Baueinheit zusammengefaßt, beispielsweise in einer Box mit Front- und Seitenlautsprechern. Bei größerem Aufwand kann der je Kanal vorgesehene Frontlautsprecher auch durch eine Lautsprechergruppe, bestehend aus Tiefton-, Mittel- und Hochtonlautsprecher ersetzt werden, wobei eine Lautsprechergruppe das unverzögerte Signal des einen Kanals und die andere Lautsprechergruppe das unverzögerte Signal des anderen Kanals erhält. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung kann man einen Tief tonlaut Sprecher einsparen, wenn man dem anderen die Summeninformation aus dem rechten und dem linken Kanal zuführt. Da Tieftonlautsprecher guter Qualität im allgemeinen sehr teuer sind, ist durch die vorstehend geschilderte Maßnahme eine Verringerung der Herstellungskosten einer erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung möglich. In akustischer Hinsicht treten keine Nachteile auf, da die tiefen Frequenzen ohnehin keinen Beitrag zum stereophonischen Hören liefern. Infolgedessen ist es ausreichend, für die seitlich strahlenden Lautsprecher und gegebenenfalls auch für zur Wohnraumdecke strahlende Lautsprecher nur Mittel- und Hochtonlaut-

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Sprecher einzusetzen, ohne daß ein Qualitätsverlust bei der "Wiedergabe zu befürchten ist. Man kann daher den Frequenzbereich des Tieftonlautsprechers auf den Bereich unterhalb einer zwischen 500 Hz und 400 Hz liegenden Obergrenze beschränken.

Zur leichteren Anpassung der erfindungsgemäßen LautSprecheranordnung an die durch den Wohnraum gegebenen Möglichkeiten ist es vorteilhaft, die seitlich und gegebenenfalls auch nach oben gerichteten Lautsprecher, die mit verzögerten Signalen, gespeist werden, verschwenkbar oder verstellbar anzuordnen.Zu diesem Zweck können diese Lautsprecher beispielsweise in je ein kugelförmiges Gehäuse eingebaut werden, das in dem der Membran zugehörigen Wandteil schalldurchlässig ist und in der Seitenwand einer Lautsprecherbox drehbar angeordnet ist. Man kann die seitlichen Lautsprecher aber auch an Schwenkarmen montieren, die ihrerseits am Gehäuse für die Frontlautsprecher befestigt sind.

Um den angestrebten Effekt der Erfindung in möglichst größtem Umfange zu erhalten, sollen die seitlich strahlenden Lautsprecher eine möglichst gute Richtwirkung haben, d.h. ihre Richtcharakteristik soll die Form einer sehr schlanken .Zeule haben mit wenig Nebenmaxima. Dies erreicht man entweder durch mehrere, dicht nebeneinander angeordnete Lautsprecher, die gleichphasig angetrieben werden, durch Lautsprecher mit großer Membranfläche, z.B. elektrostatische Wandler, oder mittels eines an die Rückseite des Wandlers angeschlossenen, phasendrehenden akustischen Laufzeitgliedes.

Zur Verzögerung der Laufzeit zu den seitlich strahlenden Lautsprechern setzt man zweckmäßigerweise die Mittel der modernen Elektronik ein, z.B. eine Eimerkettenleitung, die es ermöglicht, Analogsignale praktisch beliebig zu verzögern. Gegebenenfalls kann man auch die Digitaltechnik heranziehen, doch scheint dzt. die Eimerkettenleitung günstiger zu sein, da sie bereits als fertige integrierte Schaltung (IS oder IC) im Handel ist. Die Verzögerungszeit soll zweckmäßigerweise veränderbar sein, z.B. zwischen 20 und 60 ms, damit Unsymmetrien bei den Reflexionen an den Seitenwänden, sei es durch eine unsymmetrische Aufstellung der erfindungsgemäßen Anordnung im Wohnraum und/oder durch ungleiches Reflexionsvermögen der Raumwände ausgeglichen werden können, aber auch zum Zweck der An-

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passung an den persönlichen Geschmack des Zuhörenden.

Die Erfindung ist zwar vorzugsweise für zweikanalige Stereoübertragungen bestimmt, sie bringt aber auch dann klangliche Vorteile, wenn sie mit einem kompatiblen Monosignal betrieben wird, bei dem die Links- und Rechtsinformationen nicht vorhanden sind. Infolge der einstellbaren Verzögerung täuschen die von den Raumwänden reflektierten Klanganteile einen Stereoeffekt vor, d.h. man erhält eine Art Pseudostereophonie.

Die Erfindung eignet sich aber auch für mehr als zweikanalige Übertragungsanlagen, beispielsweise für die Quadrophonie. An Stelle der vier einzelnen, meist in den Ecken des Wohnraumes aufgestellten Lautsprecheranordnungen werden nur mehr zwei benötigt, die zweckmäßigerweise in der Mitte je zwei gegenüberliegender Begrenzungswände aufzustellen sind. Dadurch werden die Kosten einer Quadrophonieanlage wesentlich reduziert und auch das Aufstellungsproblem vereinfacht.

Nachstehend soll die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der die Hg. 1 und 2 zunächst die akustischen Zusammenhänge bei der dzt. üblichen stereophonisehen Übertragung aufzeigen sollen, Fig. 3 und 4- prinzipielle Anordnungen gemäß der Erfindung zeigen, die mit Laufzeitverzögerung für die Signale der Seitenlautsprecher arbeitet, Fig. 5 zeigt schematisch die bekannte Standardaufstellung zweier Boxen für die zweikanalige Stereowiedergabe und deren relativ geringe nutzbare Hörfläche, Fig. 6 läßt die kompakte Anordnung von Schallwandlern für die erfindungsgemäße Anordnung und die ihnen zugeordnete Strahlungsrichtung erkennen, Fig. 7 einen Grundriß, Fig. 8 einen Seitenriß und Fig. 9 einen Aufriß eines Wohnraumes zeigt, in dem erfindungsgemäß eine einzige Lautsprecheranordnung mit den Strahlungsrichtungen der Lautsprecher eingezeichnet ist, die Fig. 10 und 11 Horizontalschnitte durch erfindungsgemäß verwendbare Lautsprecherkombinationen sind, Fig. 12 eine Frequenzgangdarstellung für Front- und Seitenlautsprecher ist, und die Fig. 13 bis 17 schematische Darstellungen von Lautsprecherkombinationen für die Erfindung zeigen.

Zunächst sollen die Verhältnisse bei der konventionellen Zweikanalstereophonie zwecks besserem Verständnis der Erfindung darge-

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legt werden. In Fig. 1 ist angenommen, daß sich in einem großen Raum, z.B. einem Konzertsaal mit den Begrenzungswänden 1 ein Klangkörper 2, beispielsweise ein Orchester, befindet·--.

Die direkten Schall strahlen 7, 8 und 9 rufen entsprechend der Richtempfindlichkeit des Mikrophons Signale hervor. Desgleichen liefern die Strahlen 10, 11, 12 und 13 nach Reflexion an den Wänden 1 des Saales Signale. Analog erfolgt der Vorgang in bezug auf das zweite Richtmikrophon 14. Die von der Größe des Raumes abhängigen wirksamen Verzögerungen der reflektierten Schallwellen von etwa 20 - 100 ms werden mit den nur durch die direkte Entfernung Schallquelle - Mikrophon wenig verzögerten Schallwellen additiv gemischt. Erfolgt die Wiedergabe gemäß der Lautsprecheraufstellung nach Fig. 2 im wesentlich kleineren Raum, wie es im allgemeinen einem Wohnraum entspricht, dann liefern die Lautsprecher 15, 16 die für die Summenlokalisation entsprechenden Ohrsignale des Hörenden 17· Die Schallverzögerung der reflektierten Schallwellen 20, 21 gegenüber den direkten 18, 19 ist infolge der Nähe der Wände 22/23 gering.

Damit ist der Höreindruck eines kleinen Raumes verbunden, der auch durch Verhallung der Signale nicht überwunden werden kann»

Noch schwerwiegender ist der Umstand, daß bereits in den additiv gemischten Signalen der Aufnahmemikrophone die Verzögerungen der für das Entfernungs- und Richtungshören wichtigen Signale, aus denen der Eindruck der Raumgröße gewonnen wird, enthalten sind. Werden diese Signale den Lautsprechern 15, 16 zugeführt, so kommen der direkte Strahl 18 bis 19 und der reflektierte Strahl 20 bis infolge des geringen Abstands der Wände 22/23 im Heim mit sehr geringen Laufzeitunterschieden an. Damit geht die Rauminformation des großen Saals verloren.

Durch die herkömmliche Lautsprecheraufstellung sind die verzögerten reflektierten Signale, die seitlich auf das Ohr des Hörenden auftreffen sollen, in die Richtung des frontalen Schallstrahls umgelenkt.

In Pig. 5 sind zwei Lautsprecherboxen 61 und 62 im Wohnraum mit den Begrenzungswänden 43, 44, 55 und 46 aufgestellt. Der im Grundriß dargestellte Raum weist die Begrenzungslinien 47 und 48 auf,

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innerhalb derer die Summenlokalisation auf Grund der Intensitätsunterschiede möglich ist. Die Stereobasis B entspricht etwa dem Abstand des Hörenden vom Lautsprecher. Diese einschränkenden Bedingungen fallen besonders auf, wenn sich der Zuhörer im Raum bewegt. Sehr bald herrscht der eine oder der andere Lautsprecher vor, so daß das Hörereignis in den einen oder anderen Lautsprecher verlegt wird. Die Pig. 6 zeigt schematisch die kompakte Anordnung der Schallwandler gemäß der Erfindung, die in verschiedene Richtungen strahlen. Es ist gewissermaßen die Lautsprecherbox in zwei Teile unterteilt, von denen der rechte Teil beliebig viele Schallwandler für die Richtungen vorne rechts (Vr), Seite rechts (Sr), rückwärts rechts (Rr) und oben rechts (Or) enthalten sind.

Spiegelbildlich symmetrisch sind die Schallwandler für den linken Kanal vorgesehen. Diese vollständige Besetzung mit Schallwandlern kann auch reduziert werden, ohne den Wert der Erfindung zu beeinträchtigen.

Die S¹Xg. 7 dient der Erläuterung der Erfindung. Die Lautsprecherbox 49 ist an beliebiger Stelle des Wohnraumes mit den Begrenzungswänden 43, 44, 55, 46 aufgestellt. Sie enthält z.B. zwei seitlich strahlende Schallwandler 100, 211 und einen Schallwandler für frontale Abstrahlung 120. Der Übersichtlichkeit halber ist der Verlauf der Schallstrahlen nur eines seitlich angeordneten Lautsprechers dargestellt. Die vom Strahler 100 ausgehenden Strahlen 130, 140, 150 werden von der Wand 47 nach den geometischen Gesetzen der Schallausbreitung reflektiert. Die reflektierten Strahlen sind mit 160, 170, 180 bezeichnet. Die rückwärtige Verlängerung der Strahlen 160, 170, 180 ergibt das Spiegelbild mit den Punkten 190, 200, 210. Für einen Beobachter scheinen die Schallstrahlen 160, 170, 180 vom Spiegelbild zu kommen. Dadurch werden die Schallwellen höherer Frequenz, die infolge ihrer kurzen Wellenlängen gerichtet und gebündelt abgestrahlt werden, so umgelenkt, daß sie senkrecht zur Ohrmuschel eines im Abstand vor der Lautsprecherkombination stehenden Hörenden eintreffen, wodurch einmal die Abschaltung des anderen Ohres durch den Kopf und das Gesetz der ersten Wellenfront wirksam werden.

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Die Ohrsignale sind nämlich von der Einfallsrichtung der Schallwellen infolge der Eigenschaften der Ohrmuschel abhängig. Überdies ist die Entfernung "Spiegelschallquelle - Ohr" wesentlich größer als der Schallweg der direkt gegen den Zuhörer gerichteten Lautsprecher der herkömmlichen Anordnung in Stereostandardaufstellung. Damit ist die Basis B der Hörereignisse wesentlich verbreitert. Diese Strahlen setzen sich mit den vom Frontallautsprecher 12 herrührenden Strahlen 220, 230, 240 zusammen. Dies gilt aber nur insoferne und eingeschränkt, als nur in Frequenzbereichen, die bei beiden Schall Strahlern übereinstimmen, Summenwirkung entsteht. Die Erfindung ist bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch ausgezeichnet, daß die Frequenzgänge der einzelnen Schallwandler unterschiedlich sind, und überwiegend auf Schallpegelunterschiede zur Geltung kommen. In einem später noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel kommen hingegen Laufzeitunterschiede der seitlich abgestrahlten Schallereignisse gegenüber frontal abgestrahlten Schallereignisse zur Geltung.

Die Fig. 8 und 9 beziehen sich auf Lautsprecherkombinationen für die erfindungsgemäße Anordnung, die zur weiteren Verbesserung des räumlichen Hörens auch Schallsender 110, 111 aufweisen,' die gegen die Decke des Wohnraumes strahlen. Die gegen den Zuhörer gerichteten reflektierten Strahlen 250, 260, 270 ergeben eine Phantomschallquelle 280. Damit weitet sich das Hörsignal auch über die Raumhöhe hinaus aus.

Die Fig.. 10 stellt einen Lautsprecher dar, der zwei Front strahl er 290, 290· für den rechten und den linken Stereokanal aufweist. Die seitlich gerichteten Strahler 300, 310 bzw. 320, 330 sind Mittelhochtonsysteme.

Es hat sich gezeigt, daß erhebliche Frequenzgangunterschiede zwischen den Frontlautsprechern und den Seitenstrahlern bestehen sollen, wenn die breite Basis des Hörereignisses entstehen soll. Dabei ist es vorteilhaft, dem Frontlautsprecher 290", der auch wie Fig. 11 zeigt, sowohl das rechte als auch das linke Signal abstrahlt, wobei eine Zusammenschaltung der elektrischen Signale erfolgt, einen Frequenzgang haben soll, wie er in Fig. 12 dargestellt ist. Über 1,6 KHz fällt der Pegel 340 ab und erreicht bei

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10 KHz 25 db. Die seitlich strahlenden Wandler haben über 1,6 KHz einen Anstieg des Pegels 350 um 30 - 40 db, womit die Absorption der Schallwellen im Zuge der Reflexionen kompensiert werden.

Der Aufbau der elektronischen Einrichtung zur Speisung der verschiedenen Schallwandler ist nach dem Stande der Technik auf verschiedenste Weise möglich. Als Beispiel sei erwähnt, daß ein gemeinsamer Stereo-Endverstärker mit vor den Schallwandlern geschalteten Teilungsnetzwerken und gegebenenfalls Dämpfungsgliedern oder getrennte Endstufen für die verschiedenen Lautsprecher bzw. !Frequenzbereiche vorgesehen sein können. Dabei werden die Filter und die Dämpfungsglieder vor die Endstufen geschaltet. Frequenzgangänderungen in Anpassung an die Wohnraumverhältnisse können hiebei besonders günstig vorgenommen werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird, um die der Größe des Aufnahmeraumes entsprechende Bauminformation zu gewinnen, die den künstlerischen Wert der Musikübertragung erhöht, gemäß der Erfindung, wie Fig. 3 veranschaulicht, eine Lautsprecheranordnung vorgesehen, die aus einzelnen Schallwandlern besteht, die gerichtet Schall mit unterschiedlichem Verzögerungsgrad abstrahlen. In der einfachsten Anordnung sind ein gegen den Zuhörer gerichteter Schallwandler 24 und zwei seitlich strahlende Schallwandler 25, 26 vorgesehen. Die seitlich strahlenden Wandler werden mit elektrischen Signalen betrieben, die z.B. mit 30 m see Laufzeit z.B. auf Grundlage der Digital- oder Eimerkettenelektronik verzögert sind. Der LaufZeitunterschied der direkten und indirekten Schallstrahlen ist durch die dem Zuhörer nahen Wände im Heim sehr gering. Werden jedoch die seitlich gerichteten Wandler so betrieben, daß sie entsprechend den Entfernungen der Wände im Konzertsaal laufzeitverzögerten Schall abstrahlen, dann entstehen Ohrsignale, die den akustischen Verhältnissen im großen Raum ähnlich sind.

Die Richtwirkung der Lautsprecher wird entweder durch die Anzahl von dicht beieinanderliegenden Schallwandlern, durch die Flächenausdehnung der Membran, z.B. eines elektrostatischen Wandlers oder durch ein akustisches Laufzeitglied an der Rückseite der Wandlermembran gewonnen.

Wenn die Lautsprecheranordnung nicht symmetrisch im Raum steht,

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wie Fig. 4 veranschaulicht, dann werden gemäß der Erfindung die Verzögerungen nach den Entfernungen der Seitenwände unterschiedlich z.B. 20 und 40 m see eingestellt.

Überdies werden zweckmäßig auch der Pegel und der Frequenzgang der einzelnen Lautsprecher in Abhängigkeit von den Absorbtionsverhältnissen des Raumes und des Inventars abgestimmt.

Insbesondere ist auch der Pegel des direkten zum reflektierten Schallsignal so niedrig einzustellen, daß dem Gesetz der ersten Wellenfront entgegengewirkt wird.

Dies kann durch Regelorgane am Lautsprecher oder an anderen Stellen des elektrischen Übertragungsweges vorgenommen werden, es ist auch die drahtlose Beeinflussung mittels Ultraschall oder Infrarotsteuerung möglich.

In Fig. 13 ist ein Ausführungsbeispiel mit zwei Tief tonlaut Sprechern 28, 29 und mit zwei darüber angeordneten Mittel-Hochtonlaut Sprechern JO, 31» je einer für den rechten und linken Kanal, sowie je zwei seitlich strahlenden Mittel-Hochtonlaut Sprechern 32, 33 für den rechten und den linken Kanal, die etwas geneigt im Lautsprecherkasten 34· eingebaut sind, dargestellt. Da die Tieftonlaut Sprecher von 20 bis etwa 200 Hz zum Richtungs- und Entfernungshören wenig beitragen, kann auf die seitliche Abstrahlung der tiefen Töne verzichtet werden. Es ist auch möglich, die Signale des rechten und linken Kanals elektrisch zusammenzuführen und nur einem Tieftonlautsprecher zuzuleiten.

In Fig. 14- ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen Lautsprecherkasten 35 zeigt, in dem außer den nach vorne und seitlich strahlenden Schallwandlern zwei zueinander geneigte Lautsprecher 36, 37 angeordnet sind, die gegen die Decke des Wohnraumes gerichtet sind. Auch diese Lautsprecher werden ja nach den Raumverhältnissen laufzeitverzögert, gegebenenfalls auch amplitudenbeeinflußt oder im Frequenzgang abgestimmt betrieben.

In Fig. 15 sind die seitlich und in die Höhe abstrahlenden Schallwandler 39, 40, 41, 42 auf Gelenken vor dem Lautsprecherkasten so montiert, daß beliebige Winkel zu den Wänden des Raumes eingestellt werden können.

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Ein derartiger Lautsprecher kann in eine Bücherwand od.dgl. eingebaut werden. Die Schallstrahler mit laufzeitverzögerten Signalen sind ähnlich den Solarzellen von Satelliten angeordnet.

Die Gelenke können steckbar sein, so daß die Schallstrahler abgenommen und in entsprechender Entfernung vom Lautsprecherkasten aufgestellt werden können, so z.B. dann, wenn die Reflexionen an den Wänden durch absorbierende Flächen, z.B. Vorhänge, ungenügend erfolgen. Dabei werden die laufzeitverzögernden Schallstrahler gegen die Zuhörer gerichtet.

Die einzelnen Schallstrahler können mit voneinander unterschiedlicher Laufzeitverzögerung betrieben werden. Auch die Aufteilung der elektronischen Baugruppen im Zuge des elektronischen Übertragungsnetzes kann beliebig erfolgen. Da zumindest der frontal strahlende Lautsprecher und die seitlich laufzeitverzögerten Schallstrahler für den Rechts- und Linkskanal getrennte Verstärker endstuf en erfordern, können diese in die Lautsprecheranordnurfg integriert sein. Zwischen den Grenzfällen der Anlage, nämlich die vollständige Integration aller elektronischen und aller akustischen Bauelemente in eine Einheit, einschließlich der Hochfrequenzempfangseinrichtung, dem Tonband- und dem Schallplattengerät und der Auflösung in einzelne, durch Kabel verbundene Einzelgeräte, sind alle Kombinationen möglich.

Zusätzlich kann zu der Laufzeitverzögerung künstlicher Nachhall hinzugefügt werden.

Die Pig. 16 zeigt ein kugelförmiges Gehäuse, dessen Lautsprecher von den Stereosignalen gespeist werden. Ein Frontlautsprecher 50 verarbeitet den Rechts- als auch den Linkskanal auf Grund elektrischer Zusammenschaltung. Die Schallwandler 51» 52 werden vom Rechts-, die Wandler 53» 54- vom Linkskanal der Stereoanlage versorgt.

In Fig. 17 sind die seitwärts strahlenden Schallwandler in einem Lautsprecher nach der Erfindung als Druckkammertypen mit Trichtern ausgebildet, während der Wandler für den niederen Frequenzbereich als in der Frontwand eingebauter Konuslautsprecher ausgebildet ist.

Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich auch für die Wie-

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dergabe von Quadrophoniesxgnalen. Dabei wird je ein Lautsprecher an gegenüberliegenden Punkten des Wohnraumes aufgestellt, so daß für einen Beobachter zwischen diesen Punkten die Quadrophoniesignale wirksam werden. Der Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielt wird, ist in erster Linie in der Einsparung von zwei Lautsprecherboxen zu sehen und in der freien Wahl des Aufstellungsortes jeder Box.

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, -ΧΩ-

Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing.W.Scherrmann Dl-Ing. R. Roger

O Q 1 Π 1 1*7 ⁷³⁰° ^Esslin9^en (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

14. März 1979 teuton

PA 133 Sg Stuttgart (0711) 356539

Telex 07 256610 smru

Patentansprüche Telegramme Patentschutz

Esslingenneckar

M. J Anordnung zur Wiedergabe insbesondere wenigstens zweikanalig übertragener Schallereignisse in Wohnräumen mittels Lautsprecherkombinationen, deren Lautsprecher in verschiedene Richtungen strahlen und räumlich nahe beieinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für je zwei Kanäle, über die das wiederzugebende Schallereignis übertragen wird, nur eine einzige, räumlich konzentrierte Lautsprecherkombination vorgesehen ist, in der die Anzahl der Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen wenigstens der Anzahl der Ubertragungskanäle entspricht, mindestens jedoch zwei Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen aufweist, die wenigstens angenähert symmetrisch benachbart in der Kombination angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Gebrauchslage gegen benachbarte Begrenzungswände des Raumes gerichteten Lautsprecher über die Laμfzeit verzögernde Einrichtungen an den ihnen zugeordneten Kanal angeschlossen sind, wogegen dem bzw« den nach vorne strahlenden Lautsprecher(n) (ProntlautSprechern) die Signale aus den Kanälen unverzögert zugeführt sind.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherkombination wenigstens zwei Lautsprecher oder Lautsprechergruppen enthält, die jeweils mit einem der beiden Ausgänge eines Stereoverstärkers oder einer -anlage direkt verbunden sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherkombination aus zwei spiegelbildlich symmetrisch angeordneten, seitlich strahlenden Breitbandlautsprechern besteht, von denen jeder einem Stereokanal zugeordnet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherkombination wenigstens zwei spiegelbildlich symmetrisch angeordnete, seitlich strahlende Mittel-Hochtonlautsprecher und gegebenenfalls auch einen oder mehrere nach oben und/ oder nach seitlich-vorne-oben strahlende Mittel-Hochtonlautsprecher und ebenso wenigstens einen nach vorne strahlenden Lautsprecher enthält, wobei die seitlich strahlenden Lautsprecher jeweils einem Übertragungskanal zugeordnet sind, wogegen der nach vorne strah-

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lende Lautsprecher bzw. die nach vorne strahlende Lautsprechergruppe das Summensignal erhalten. . ,.

6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der nach vorne strahlende Lautsprecher bzw. die nach vorne strahlende Lautsprechergruppe durch zwei voneinander elektrisch unabhängige Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppen ersetzt ist, von denen jeder bzw. jede einem Stereokanal zugeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach vorne strahlende Lautsprecher bzw. die nach vorne strahlende Lautsprechergruppe(n) auf die Wiedergabe des Tief- und Mitteltonbereiches beschränkt ist bzw. sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß Frequenzgang und/oder Amplitude zumindest einiger Lautsprecher der Kombination unabhängig voneinander einstellbar sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Frequenzganges und/oder der Amplitude von Lautsprechern der verwendeten Kombination im oder am Gehäuse derselben Einstellregler vorgesehen sind.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgang und/oder die Amplitude von Lautsprechern der verwendeten Kombination in an sich bekannter Weise fernsteuerbar sind, beispielsweise mittels Ultraschall oder Infrarot.

11. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher jeden Kanals unterschiedlich Frequenzgänge aufweisen, jedoch die Frequenzgänge der korrespondierenden Lautsprecher in jedem Kanal wenigstens angenähert denselben Verlauf aufweisen.

12. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Lautsprecherkombination für die seitlich und nach oben strahlenden Lautsprecher ein kugelförmiges Gehäuse aufweist, wogegen für den oder die nach vorne strahlenden Lautsprecher ein kastenförmiges Gehäuse vorgesehen ist, auf dessen Oberseite das kugelförmige Gehäuse aufgesetzt ist.

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13· Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Lautsprecherkombination in ein kugelförmiges Gehäuse eingebaut ist, das nur einen Tiefton-Mittelton-Lautsprecher, der nach vorne strahlt, aufweist und die verbleibende Oberfläche des Gehäuses mit Mittel-Hochton-Lautsprechern besetzt ist, die zwei Gruppen bilden, die für je einen Übertragungskanal vorgesehen sind.

14. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich strahlenden Lautsprecher der verwendeten Kombination Druckkammerlautsprecher mit Trichterschallführungen sind.

15. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zwei gleichartige, frontal strahlende Lautsprechergruppen aus Tiefton-, Mittel- und Hochtonlautsprechern aufweist, von denen der einen das unverzögerte Signal aus dem rechten und der anderen das unverzögerte Signal aus dem linken Kanal zugeführt ist.

16. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß frontal ein mit dem Summensignal beider Kanäle unverzögert gespeister Tieftonlautsprecher vorgesehen ist, wogegen zwei ebenfalls frontal angeordnete Mittel-/Hochtonlautsprecher jeweils die unverzögerten Signale je eines Kanales erhalten.

17. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein beiden Kanälen gemeinsamer Erontlautsprecher bzw. eine beiden Kanälen gemeinsame Frontlautsprechergruppe vorgesehen ist, dem bzw. der das unverzögerte Summensignal beider Kanäle zugeführt ist.

18. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 und einem der Ansprüche 15 bis 17j dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen schräg gegen die Decke des Raumes gerichteten Lautsprecher aufweist, dem laufzeitverzögerte Signale zugeführt sind.

19· Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem bzw. den schräg gegen die Decke des Raumes gerichteten Lautsprecher (n) das verzögerte Summensignal beider Kanäle zugeführt ist.

20. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 und einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Irontlautsprecheranord-

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nung fest in ein Gehäuse eingebaut ist, wogegen die den Schall in seitlicher Richtung bzw. schräg nach oben abstrahlenden Lautsprecher an oder im Gehäuse beweglich bzw. einstellbar gelagert sind.

21. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich des bzw. der nach vorne strahlenden Tieftonlautsprecher mit unverzögerter Schallabstrahlung im Bereich zwischen 300 "Hz und 400 Hz endet, und daß den seitlich gerichteten Lautsprechern die verzögerten Signale des darüber liegenden Frequenzbereiches verzögert aus dem ihnen jeweils zugeordneten Kanal zugeführt sind.

22. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 und einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils die Laufzeit für die seitlich bzw. nach oben gerichteten Lautsprecher verzögernde Einrichtung eine elektronische digitale Verzögerungsleitung oder eine Eimerkettenleitung ist.

23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit über die verzögernde Einrichtung veränderbar ist.

24. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 und einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Lautsprecher bzw. Lautsprechergruppe der Anordnung den Pegel- und/oder den Frequenzgang und/oder die Amplitude und/oder die Laufzeit beeinflussende elektrische und/oder akustische Einstellelemente vorhanden sind.

25. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente für die Einstellung der Laufzeitverzögerung und/oder des Pegels und/oder des Frequenzganges an der die Lautsprecher enthaltenden bzw. tragenden Baueinheit vorgesehen sind.

26. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einstellung der Laufzeiten und/oder des Pegels und/oder des Frequenzganges erforderlichen elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen außerhalb der Baueinheit, z.B. im Verstärkerteil der Übertragungsanlage vorgesehen sind.

27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Veränderung der Laufzeiten und/oder des

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Pegels und/oder des Frequenzganges drahtlos, beispielsweise mittels Ultraschall, Infrarot od. dgl. fernsteuerbar sind.

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