DE2910117C2

DE2910117C2 - Lautsprecherkombination zur Wiedergabe eines zwei- oder mehrkanalig übertragenen Schallereignisses

Info

Publication number: DE2910117C2
Application number: DE2910117A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Wien Görike
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: 1983-09-15
Also published as: JPS54148501A; GB2016863A; US4256922A; GB2016863B; DE2910117A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherkombination zur Wiedergabe eines zwei- oder mehrkanalig übertragenen Schallereignisses in einem Wohnraum mit mindestens zwei Lautsprechern oder Lautsprechergruppen, die gegen diesen Lautsprechern bzw. Laut-Sprechergruppen gegenüberliegende Begrenzungsflächen des Wohnraumes gerichtet und wenigstens angenähert in einer iymmetrischen Anordnung räumlich benachbart angeordnet sind und Signale aus getrennten Kanälen abstrahlen, mit mindestens einem nach vorne strahlenden Lautsprecher, dem ein Summensignal aus mehreren Kanälen zugeführt wird.

Derartige Lautsprecherkombinationen, die meist in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind, haben gegenüber den üblichen Stereo-Wiedergabeanlagen den Vorteil des geringeren Platzbedarfs, und sie sollen auf Grund der Tatsache, daß die Wände des Wohnraumes als Reflexionsflächen benützt werden, eine besonders breite, tiefe und klare Stereophonische Wiedergabe liefern, weil ähnliche Verhältnisse wie im Konzertsaal geschaffen werden. Anlagen dieser Art sind beispielsweise in den Zeitschriften »Audio« (März 1959, Seite 43) und »Funk-Technik« (1970, Nr. 2, Seite 52) beschrieben. Der vorstehend beschriebene Effekt soll dadurch zustande kommen, daß die Laufzeit des von den Wänden reflektierten Schalles größer ist als die, die den Zuhörer bei nach vorne gerichteten Lautsprechern in der üblichen Anordnung erreicht. Außerdem soll durch /lie Reflexion an den Wänden die Bündelungswirkung der Lautsprecher bei den hohen Frequenzen aufgelöst werden. Im Konzertsaal, an der Quelle des Schallereignisses, liegen ähnliche Verhältnisse vor, nur mit dem Unterschied, daß die räumlichen Abmessungen im Verhältnis zu einem Wohnraum wesentlich größer sind als bei letzterem. Das hat zur Folge, daß selbst bei Umleitung des Hörschalles über die reflektierenden Flächen des Wohnraumes nicht angenähert jene Laufzeiten erreicht werden, die im Konzertsaal auftreten. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß das im Wohnraum erzeugte Klangbild keineswegs jenem entspricht, das ein im Konzertsaal anwesender Hörer empfängt, ganz abgesehen von der Tatsache, daß nicht alle Wände des Wohnraumes im gleichen Maße reflektieren und gegebenenfalls sogar entsprechend ihrer Ausstattung den Frequenzgang beeinflussen. Auch ungleich starke Reflexionseigenschaften bewirken, daß störende Pegelunterschiede auftreten.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anlage mit der eingangs beschriebenen Lautsprecher-

kombination zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Anlagen dieser Art nicht aufweist Erfindungsgemäß wire dies dadurch erreicht, daß Signalpfad jedes der gegen Begrenzungsflächen des Wohnraumes gerichteten Lautsprecher eine laufzeitverzögernde Einrichtung vorgesehen ist.

An sich sind Anordnungen mit Lautsprechern, die mit vorgebbarer Laufzeitverzögerung den Schall abstrahlen, bekannt So beschreibt beispielsweise die DE-PS 9 39 452 eine Anlage zur Darbietung akustischer Ereignisse in großen Räumen und im Freien, bei der Lautsprecher zur Anwendung kommen, bei denen zwischen dem elektroakustischen Umwandlungssystem (Antriebssystem), das die ankommenden elektrischen Signale in mechanisch-akustische Schwingungen umsetzt und dem schallabstrahlenden Element des Lautsprechers, & h. dem Trichter, der Membran oder ähnlichem, eine mechanisch-akustische oder rein akustische Verzögerungsleitung eingeschaltet ist.

Bei einer anderen aus der US-PS 40 58 675 bekannten Anordnung werden zur Verbesserung der Ortungscharakteristik bei in üblicherweise distanziert aufgestellten Lautsprechern ebenfalls laufzeitverzöger_rtde Einrichtungen benützt, und zwar derart, daß den ir jeder Box enthaltenen, nach vorne strahlenden Hauptlautsprechern Nebenlautsprecher, die in dieselbe Richtung strahlen, zugeordnet sind, die mit gegenüber den Hauptlautsprechern mit wesentlich niedrigeren Pegeln betrieben werden und die elektrischen Signale über phasen- und laufzeitverzögernde Einrichtungen erhalten.

Aus der DE-OS 25 36 682 ist ferner ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für die stereophone Tonwiedergabe bekanntgeworden, welches Verfahren sich ausschließlich auf Probleme der Wiedergabe stereophonischer Tonfilme in Lichtspieltheatern beschränkt. Dieses Verfahren benötigt drei nach vorne strahlende Lautsprecher, nämlich einen Mittenlautsprecher und zwei Seitenlautsprecher, wobei der mittlere Lautsprecher, dem die Summensignale zugeführt werden, mit einem wesentlich geringeren Pegel betrieben wird, als die beiden Seitenlautsprecher, die ihre Signale über Verzögerungseinrichtungen erhalten. Mii diesem Verfahren soll ein Präzedenzeffekt für den mittleren Lautsprecher erzeugt werden, so daß für alle Zuschauer bzw. Zuhörer, gleichgültig an we'cher Stelle des Kinos sie sich befinden, ein günstiger Stereoeindruck resultiert.

Dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist zu entnehmen, daß k?me der bekannten Anordnungen oder Verfahren das Ziel der Erfindung zu erreichen gestatte*. Dadurch, daß Hei der Erfindung im Signalpfad jedes der gegen Begrenzungsflächen des Wohnt aumes gerichteten Lautsprecher eine laufzeitverzögernde Einrichtung voigesehen ist, kann bei der Wiedergabe mehrkanalig übertragener Schallereignisse, insbesondere bei der Übertragung von Musik aus Konzertsälen im Wohnraum, ein akustischer Eindruck erweckt werden, der dem Originalklangbild weitgehend entspricht. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Laufzeit über die sie verzögernde Einrichtungen veränderbar ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, unabhängig von der Größe des Wohnraumes, den akustischen Eindruck bei der Wiedergabe den Größenverhältnissen des Konzertsaales anzupassen oder nach Belieben einzustellen. Da Konzertsäle üblicherweise auch "ine Decke haben, von der der Schall nach unten /-um Zuhörer reflektiert wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lautsprecherkombination wenigstens auch einen schräg nach oben, gegen die Decke des Wohnraumes, die ja auch als Begrenzungsfläche desselben anzusehen ist, gerichteten Lautsprecher aufweist, dem ebenfalls laufzeitverzögerte Signale zugeführt werden. Ist nur ein einziger nach oben strahlender Lautsprecher vorgesehen, so ist es zweckmäßig, diesem ein Summensignal zuzuführen. Sind zwei Lautsprecher vorhanden, kann jedem von ihnen ein

so Signal aus getrennten Kanälen zugeführt werden. Als vorteilhaft hat es sich bei der Erfindung ergeben, an Stelle von mechanischen oder akustischen Verzögerungselementen solche einzusetzen, die auf elektronischer Basis arbeiten, insbesondere digitale Verzögeis rungsleitungen oder sogenannte »Eimerkettenleitungen«, für welche Verzögerungeinrichtungen die entsprechenden integrierten Schaltungen im Handel erhältlich sind, welche außerdem ^ute Einstellmöglichkeiten bieten.

Zur Vervollkommnung der Wiedergabe im Wohnraum, insbesondere zur AnpassuP7 an die akustischen Verhältnisse desselben, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung für jeden Lautsprecher bzw. jede Lautsprechergruppe der Kombination den Pegel und/oder den Frequenzgang und/oder die Laufzeit getrennt beeinflussende elektrische und/oder akustische Einstellemente vorgesehen. Um die jeweilig erforderliche Einstellung der Regelelemente vornehmen zu können, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, diese an der die Lautsprecher tragenden bzw. enthaltenden Baueinheit vorzusehen. Dieser Vorschlag ist vom Kostenstandpunkt aus gesehen der zweckmäßigste. Höheren Komfort bietet jedoch eine Anordnung der Einstellelemente für den

J5 Pegel und/oder die Laufzeit und/oder den Frequenzgang in einem von der Lautsprecherkombination entfernt angeordneten Gehäuse, das auch die erforderlichen Verstärker enthalten könnte, insbesondere dann, wenn erfindungsgemäß diese Einstellelerrente beispielsweise mittels Ultraschall, Infrarot od. dgl. fernsteuerbar sind. Gegenüber der Anordnung der Einstellelemente fc λ der Lautsprecherkombination hat die fernsteuerbare Anordnung den Vorteil, daß der Zuhörer von seinem Platz aus die optimale Einsteilung vornehmen kann, wogegen er bei einer Anordung der Einstellelemente an der Lautsprecherkombination sich mehrmals zu derselben hin begeben und so lange verstellen muß, bis er an seinem Platz, wo die Wiedergabe ja anders klingt als unmittelbar im Bereich der Lautsprecherkombination,

'M mit der gewählten Einstellung zufrieden ist.

Für die bauliche Ausgestaltung der Lautsprecherkombination gibt es einige vorteilhafte Möglichkeiten. Eine besteht z. B. dann, daß die Lautsprecherkombinatio·. für die seitlich und nach oben strahlenden Lautsprecher ein kugelförmiges Gehäuse aufweist, wogegen für de; nach vorne strahlende,» Lautsprecher ein kastenförmiges Gehäuse vorgesehen ist, auf desren Oberseite das kugelförmige Gehäuse aufgesetzt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, die Lautsprecherkombination in ein kugelförmiges Gehäuse einzubauen, das nur einen nach vorne strahlenden Tiefton-Mittelton-Lautsprecher aufweist, und die verbleibende Oberfläche dts Gehäuses mit Mittel-Hochtonlautsprecher besetzt ist, die wenigstens zwei Gruppen bilden, die für je einen Übertragungskanal vorgesehen sind. Eine sehr vorteilhafte Anordnung der Lautsprecher in der Kombination ergibt sich dann, wenn die Frontlautsprecheranordnung 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, da damit eine exakte Anpassung der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung an die gegebenen Wohnraumverhältnisse gegeben ist

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung entnommen werden, in der die

Fig. 1 und 2 zunächst die akustischen Zusammenhänge bei der derzeit üblichen Stereophonischen Übertragung aufzeigen sollen, die

Fig.3 und 4 prinzipiell Anordnungen gemäß der Erfindung zeigen und die

Fig.5 und 6 in schematischer Form zwei von mehreren möglichen Bauformen der Lautsprecherkombination darstellen.

Zunächst sollen die Verhältnisse bei der konventionellen Zweikanalstereophonie zwecks besseren Verständnisses der Erfindung dargelegt werden. In F i g. 1 ist angenommen, daß sich in einem großen Raum. z. B. einem Konzertsaal, mit den Begrenzungswänden I ein Klangkörper 2, beispielsweise ein Orchester befindet.

Von den Punkten 3, 4 und 5 gehen Schallwellen aus. die auf das Richtmikrophon mit der Richtcharakteristik 6 treffen. Die direkten Schallstrahlen 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. 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 bis 100 ms werden mit den nur durch die direkte Entfernung Schallquelle — Mikrophon wenig verzögerten Schallwellen additiv gemischt. Erfolgt die Wiedergabe gemäß der Lautsprecheraufstellung nach F i g. 2 im wesentlichen 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 Verzögerung der für das Entfernungs- und Richtungshören r-ichtigen 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 21 infolge des geringen Abstandes der Wände 22/23 im Heim mit sehr geringen Laufzeitunterschieden an. Damit geht die Rauminformation des großen Sales verloren.

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

Um die der Größe des Aufnahmeraumes entsprechende Rauminformation zu gewinnnen, die den künstlerischen Wen der Musikübertragung erhöht, wird gemäß der Erfindung, wie F i g. 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 s strahlenden Wandler werden mit elektrischen Signalen betrieben, die z. B. mit 30 ms Laufzeit, z. B. auf Grundlage der Digital- oder Eimerkettenelektronik, verzögert sind. Der Laufzeitunterschied der direkten und indirekten Schallstrahlen ist durch die dem Zuhörer

ίο nahen Wände im Heim sehr gring. Werden jedoch die seitlich gerichteten Wandler so betrieben, daß sie entsprechend der Enfernungen der Wände im Konzertsaal laufzeitverzögerten Schall abstrahlen, dann entstehen Ohrsignale, die den akustischen Verhältnissen im

υ 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, wie F i g. 4 veranschaulicht, dann werden gemäß der Erfindung die Verzögerungen nach den Entfernungen der Seitenwände unterschiedlich, z. B. auf 20 und 40 ms eingestellt.

Überdies werden zweckmäßig auch der Pegel und der Frequenzgang der einzelnen Lautsprecher in Abhängigkeit von den Absorptionsverhältnissen 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.

■»ο In Fig.5 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel mit zwei Tieftonlautsprechern 28, 29 und je zwei seitlich strahlenden Mittel-Hochtonlautsprechern 32 für den rechten und für den linken Kanal, die etwas geneigt im Lautsprecherkasten 34 eingebaut sind, dargestellt Da die Tieftonlautsprecher von etwa 20 Hz bis 200 Hz zum Richtungs- und Entfernungshören wenig beitragen, kann auf die seitliche Abstrahlung der tiefen Töne verzichtet werden. Außer den nach vorne und seitlich strahlenden Schallwandlern sind zwei zueinander geneigte Lautsprecher 36,37 angeordnet, die gegen die Decke des Wohnraumes gerichtet sind. Auch Jiese Lautsprecher werden entsprechend den Raumverhältnissen !aufzeitverzögert betrieben und gegebenenfalls mit Einrichtungen zur Regelung der Laufzeit, d&i Pegels und/oder auch des Frequenzganges versehen bzw. mit solchen Einrichtungen verbunden.

Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lautsprecherkombination (F i g. 6), zeigt, ebenfalls nur in schematischer Darstellung, ein kugelförmiges Gehäuse 9, dessen Lautsprecher beispielsweise mit Stereosignalen gespeist werden. Der Frontlautsprecher 50 verarbeitet die Summersignale der beiden Stereokanäle, die Schallwandler 51 und 52 erhalten die Signale aus dem rechten Kanal, die Wandler 53 und 54 aus dem linken Kanal der Stereoanlage. Bei diesem einfachen Ausfuhrungsbeispiel wurden keine besonderen nach oben, gegen die Zimmerdecke gerichteten Lautsprecher vorgesehen, da jeweils einer der beiden Seitenlautspre-

eher jedes Kanals ohnehin eine schräg nach oben weisende Strahlungsrichtung aufweist. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß weder die Anzahl der Einzellautsprecher noch deren Aufteilung auf verschiedene Frequenzbänder auf die nur schematisch dargestellten Ausführungen beschränkt sind.

Die einzelnen Schallstrahler körnen mit voneinander unterschiedlicher Laufzeitverzögerung betrieben werden. Auch die Aufteilung der elektronischen Baugruppen im Zug des elektronischen Übertragungsnetzes kann beliebig erfolgen. Da zumindest der frontal strahlende Lautsprecher und die seitlich laufzeitverzö-

gerten Schallstrahler für den Rechts- und Linkskanal getrennte Verstärkerendstufen erfordern, können diese in die Lautsprecheranordnung integriert sein. Zwischen den Grenzflächen der Anlage, nämlich der vollständigen Integration aller elektronischen und aller akustischen Bauelemente in eine Einheit, eischließlich der Hochfrequenzempfangseinrichtung, dem Tonband- und dem Schallplattengerät und der Auflösung in einzelne, durch Kabel verbundene Einzelgeräte, sind alle Ausführungsformen möglich.

Zusätzlich kann zu der Laufzeitverzögerung künstlicher Nachhall hinzugefügt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lautsprecherkombination zur Wiedergabe eines zwei- oder mehrkanalig übertragenen Schallereignisses in einem Wohnraum mit mindestens zwei Lautsprechern oder Lautsprechergruppen, die gegen diesen Lautsprechern bzw. Lautsprechergruppen gegenüberliegende Begrenzungsflächen des Wohnraumes gerichtet und wenigstens angenähert in einer symmetrischen Anordnung räumlich benachbart angeordnet sind und Signale aus getrennten Kanälen abstrahlen, mit mindestens einem nach vorne strahlenden Lautsprecher, dem ein Summensignal aus mehreren Kanälen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalpfad jedes gegen Begrenzungsflächen des Wohnraumes gerichteten Lautsprechers eine laufzeitverzögernde Einrichtung vorgesehen isL

2. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1, dadurch geV°nnzeichnet, daß die Laufzeit über die sie verzögernden Einrichtungen veränderbar ist

3. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen schräg nach oben gegen die den Raum nach oben begrenzende Begrenzungsfläche (Decke) gerichteten Lautsprecher aufweist, dem laufzeitverzögerte Signale zugeführt sind

4. Lautsprecherkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils die Laufzeit für seitlich bzw. nach oben gerichtete Lautsprecher verzögernde Einrichtung eine elektronische digitale Verzögerungsleitung oder eine Eimerkettenleitung i&v.

5. Lautsprecherkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gek« „izeichnet, daß für jeden Lautsprecher bzw. jede Lautsprechergruppe der Kombination den Pegel und/oder den Frequenzgang und/oder die Laufzeit getrennt beeinflussende elektrische und/oder akustische Einstellelemente vorgesehen sind.

6. Lautsprecherkombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente für die Einstellung der Laufzeitverzögerung und/oder des Pegels und/oder des Frequenzganges an der die Lautsprecherkombination enthaltenden bzw. tragenden Baueinheit vorgesehen sind.

7. Lautsprecherkombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einstellung der Laufzeiten und/oder des Pegels und/oder des Frequenzganges erforderlichen elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen außerhalb der Lautsprecherkombination, z. B. im Verstärkerteil der Übertragungsanlage vorgesehen sind.

8. Lautsprecherkombination nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisrichtungen zur Veränderung der Laufzeiten und/oder des Pegels und/oder des Frequenzganges drahtlos, beispielsweise mittels Ultraschall, Infrarot od. dgl. fernsteuerbar sind.

9. Lautsprecherkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die 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.

10. Lautsprecherkombination nach einem der

Ansprüche 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherkombination in ein kugelförmiges Gehäuse eingebaut ist, das nur einen Tiefton-Mittelton-Lautsprecher, der nach vorne strahlt, aufweist und daß die verbleibende Oberfläche des Gehäuses mit Mittel-Hochton-Lautsprechern besetzt ist, die wenigstens zwei Gruppen bilden, die für je einen Übertragungskanal vorgesehen sind.

11. Lautsprecherkombination nach eiik,m der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlautsprecheranordnung 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.