DE3003852C2 - Anordnung zur Aufnahme stereophoner Tonsignale - Google Patents

Description

die im Gegensatz zur äußeren Geometrie von Hals, Kopf und Ohrmuscheln bekanntlich keinen Einfluß auf die Richtcharakteristik, sondern nur Einfluß auf die Frequenzbewertung hat, kann bei der konstruktiven Ausgestaltung auf die aufnahmeseitige elektrische Filterung abgestimmt werden, so daß entweder die innere Geometrie oder das KJangfilter vereinfacht werden können.

Der Kunstkopf kann aufgrund der elektrischen Kompensation im gesamten Hörfrequenzbereich von etwa 40 Hz bis etwa 15 kHz genau entzerrt werden, insbesondere für die besonders kritische frontale Schalleinfallsrichtung, ohne das schwer meßbare und individuell stark streuende frontale Außenohr-Übertragungsmaß des Zuhörers auf der Wiedergabeseite explizit kennen zu müssen.

Die nach der Lehre des Hauptpatents entzerrten Kunstkopfsignale sind zur Übertragung über gebräuchliche stereophone Kanäle und zur Wiedergabe über Lautsprecher wesentlich besser geeignet als übliche, mit einer Frequenzbewertung behaftete Kunstkopfsignale. Damit wird die für eine breitere Anwendung des Verfahrens bedeutsame Kompatibilität zur konventionellen raumbezogenen Stereophonie verbessert

Bei der Anwendung der Lehre des Hauptpatents auf den bekannten Kunstkopf KU 80 hat sich aber folgender Nachteil herausgestellt. Die Fig. 2 des Hauptpatents zeigt für den KU 80 einen ausgeprägten Höhenabfall bei 8 bis 10 kHz. Bei der Freifeldanpassung gemäß dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents mußte dieser Frequenzbereich durch einen Bandpaß stark angehoben werden. Dadurch wurde bei der Wiedergabe ein scharfes Zischen hörbar, das sich als Mikrophonrauschen herausstellte. Obwohl also das Nutzsignal durch die Filterung eine sehr originalgetreue Klangfarbe aufwies, war durch diese Maßnahme der zu geringe Signalstörabstand der Kunstkopfsignaie wahrnehmbar geworden.

Die Aufgabe der Zusatzerfindung besteht darin, bei der Anordnung nach dem Hauptpatent eine Verbesserung des Stö^rabstandes zu erreichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.

Die erfindungsgemäße Anordnung beruht auf der Überlegung, für den Kunstkopf Mikrophone zu verwenden, die zusammen mit den Eigenschaften des Kunstkopfes einen solchen Frequenzgang besitzen, welcher lediglich Überhöhungen und keine Einbrüche aufweist Dadurch brauchen lediglich die Erhebungen weggefiltert zu v/erden, wodurch nicht nur die gewünschte Linearisierun/^der Nutzsignaie im gesamten Frequenzbereich, sondern auch eine Dämpfung der Rauschanteile in demjenigen Frequenzbereich erzielt wird, in welchem die Überhöhung des Nutzsignals auftritt. Eine nachträgliche Verstärkung der gefilterten stereophonen Signale zum Ausgleich der Filterdämpfung ist daher nicht erforderlich, wodurch insgesamt das Störgeräusch vermindert wird. Um einen lediglich Überhöhung aufweisenden Frequenzgang des Gesamtsystems Kunstkopf-Mikrophone zu erhalten, werden Mikrophone verwendet, die im Frequenzbereich zwischen 5 und 12 kHz eine Resonanzstelle aufweisen. Hierfür kommen Elektretmikrophone oder Kondensatormikrophone in Betracht. Für die Filteranordnung zum Absieben der verbleibenden Überhöhungen kann eine passive Bandspetre verwendet werden. Sämtliche Bauteile, wie Verstärker, Filter und Stromversorgung lassen sich in vorteilhafter Weise in den Kunstkopf einbauen, wodurch eine einfaehe, übersichtliche Handhabung erreicht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Frequenzgang eines für den Einbau in eine erfindungsgemäße Anordnung vorgesehenen Elektretmikrophons;

Fig.2 die Frequenzgänge des Freifeldübertragungsmaßes eines mit zwei Elektretmikrophonen ausgerüsteten Kunstkopfes bei frontalem Schalleinfall (mit ausgezogener Linie gezeichnete Kurve) sowie des Übertragungsmaßes der erfindungsgemäß vorgesehenen Filteranordnung (mit gestrichelter Linie gezeichnete Kurve); F i g. 3 ein elektrisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorgesehenen Filteranordnung; und F i g. 4 ein elektrisches Schaltbild der in einem Kunstkopf eingebauten Bauteile.

Die in F i g. 1 dargestellte Kurve zeigt den Frequenzgang eines bekannten Elektretmikrophons, welcher im Bereich zwischen 2 und 12 kHz eine Resonanzüberhöhung aufweist Die Resonanzstelle sA so ausgewählt, daß sie zu dem jeweils verwendeten Kunstkopf paßt Beim Einbau zweier, in F i g. 1 mit ihrem Frequenzgang veranschaulichter Elektretmikrophone in einen Kunstkopf ergibt sich der in F i g. 2 mit ausgezogener Linie eingezeichnete Frequenzgang des Freifeldübertragungsmaßes für frontalen Schalleinfall. Wie man hieraus erkennt, besitzt dieser Frequenzgang im wesentlichen nur eine Überhöhung mit einem Maximum bei etwa 4 kHz. Die sich an diese Überhöhung anschließenden Überschwingungen in beiden Richtungen sind zur Eriäuterung des Erfindungsgedankens vernachlässigbar. Die dargestellte Überhöhung kann mit Hilfe einer Filteranordnung abgesiebt werden, weiche den in F i g. 2 mit gestrichelter Linie eingezeichneten Frequenzgang aufweist Als Filteranordnung dient die in F i g. 3 veranschaulichte passive Bandsperre, weiche einen T-Zweig und einen Brückenzweig sowie zur Widerstandsanpassung einen vorgeschalteten Längswiderstand und einen nachgeschalteten Parallelwiderstand aufweist. Der T-Zweig umfaßt in seinem Längsabschnitt zwei Längswiderstände R und in seinem Querabschnitt einen mit einem Serienwiderstand R bedämpften Serien-LC-Kreis. Der Brückenzweig der Filteranordnung gemäß Fig.3 besteht aus einem mit einem Parallelwiderstand R bedämpften Parallel-LC-Kreis.

In Fig.4 ist ein Signalzweig zur Verarbeitung eines stereophonen L- oder Λ-Signals dargestellt, der aus der Kettenschaltung eines Mikrophons 20, eines Hochpasses 30, eines Operationsverstärkers 40 und der Filteran-Ordnung 10 besteht. In bevorzugter Weise werden zwei derartige Signalzweige zusammen mit der erforderlichen Stromversorgung (z. B. Batterie) baulich in den Kunstkopf integriert, so daß eine leicht handhabbare übersichtliche Aufnahmevorrichtung zur Verfügung steht. Als Mikrophon 20 ist ein Elektretmikrophon mit einem Frequenzgang gemäß F i g. 1 oder ein Kondensatormikrophon mit einem vergleichbaren Frequenzgang vorgesehen. Der Hochpaß 30, welcher zwischen dem Mikrophon 20 und dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 40 angeordnet ist, besteht aus einer Längskapazität C und einem Qufrwiderstand R und dient zur Absiebung sehr tieffrequenter Störsignale, welche das Mikrophon 20 aus der Umgebung der interessierenden Sch ctllquelle aufnimmt. Der invertie-

6s rende Eingang des Operationsverstärkers 40 ist zur Einstellung des Verstärkungsfaktors mit einem Vorwiderstand R\ beschaltet. Der Verstärkerausgang ist über einen Gegenkopplungswiderstand /?2 auf den invertieren-

den Eingang des Operationsverstärkers 40 gegengekoppelt. Als Filteranordnung 10 kommt beispielsweise die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform mit einer einzigen Bandsperre in Betracht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

10

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Claims (5)

1 2 Zwar gelingt es auch mit Kunstköpfen — durch die Patentansprüche: Nachbildung der Geometrie von Hals, Kopf und Ohrmuscheln und durch die Ankopplung von Mikrophonen

1. Anordnung zur Aufnahme stereophoner Tonsi- in den Gehörgängen — zwei Mikrophonsignale zu gegnale, die zur Tonübertragung auf üblichen stereo- 5 winnen, deren richtungsabhängige Unterschiede gut mit phonen Kanälen und zur anschließenden Wiederga- den richtungsabhängigen interauralen Unterschieden be über einen Kopfhörer vorgesehen sind, der die beim natürlichen Hören übereinstimmen; anders als bei gleiche Übertragungsfunktion wie das äußere einer Sondenmikrophonanordnung weicht jedoch die menschliche Ohr aufweist (für frontalen Schalleinfali Frequenzbewertung bei Kunstköpfen von c«r Frefreifeldentzerrter Kopfhörer nach DIN 45 500, 10 quenzbewertung durch das natürliche Außenohr ab.
Teil 10, vom September 1975), mit einem Kunstkopf, Zur Wiedergabe der kopfbezogenen Stereosignale ist dessen richtungsabhängige interaurale Obertra- es aligemein bekannt, eine verzerrungsfreie Kopfhörergungsfunktionen weitgehend mit der natürlichen anordnung zu verwenden, d. h. einen elektrisch entzerr-Richtcharakteristik übereinstimmen und mit einem ten Kopfhörer, der die wiederzugebenden elektrischen elektrischen Klangfilter für die Mikrophonsignale 15 Signale ohne lineare Verzerrungen in den Gehörgang des Kunstkopfs, dessen Frequenzgang die Außen- des Zuhörers überträgt Eine solche verzerrungsfreie ohr-Obertragungsfunktion des verwendeten Kunst- Kopfhöreranordnung wird deshalb im allgemeinen als kopfs aufhebt, und das eine Kettenschaltung von ideal für die kopfbezogene Stereophonie angeschen.
BriJcken-T-Gliedern mit frequenzunabhängiger Ein- In der Literaturstelle NTG-Fachberichte, 1977, gangs- und Ausgangsimpedanz enthält, deren An- 20 Band 56, Hörrundfunk 4, S. 184—19t wurde die Oberzahl gleich rf^r Anzahl der zu entzerrenden Maxima tragungsanordnung mit Sondenmikrophon und verzer- und Minima ist, nach Patent 29 32330, dadurch rangsfreiem Kopfhörer dahingehend weiterentwickelt, gekennzeichnet, daß der Frequenzgang daß wiedergabeseitig ein Filter eingefügt wurde, dessen [JLm(Q) der Mikrophone (20) des Kunstkopfes im Übertragungsfunktion gleich der mittleren natürlichen, Frequenzbereich zwischen 5 und 12 kHz eine Reso- 25 bei Schalleinfall von vorn wirksamen Außenohr-Übernanzüberhöhung aufweist, die so gewählt ist, daß das tragungsfunktion ist Der Kopfhörer ist auf diese Art für Klangfilter (10) beim Aufhebet.- (/ILb(Q) der Außen- einen mittleren Zuhirer freifeldentzerrt Aufnahmeseiohr-Übertragungsfunktion [ALk(Q) lediglich die Pe- tig ist hinter dem Sondenmikrophonentzerrer ein Filter gelerhöhungen wegfiltert, die von den eingebauten mit einer zur Freifeldentzerrung inversen Übertra-Mikrophonen (20) in Kombination mit der Geome: 30 gungsfunktion vorgesehen. Auf diese Art bleibt die urtrie des Kunstkopfs relativ zu dem Pegel bei tiefen sprüngliche Gesamtübertragungsfunktion, bei welcher Frequenzen t.zeugt werden. der aufnahmeseitige Schalldruck pjt) wiedergabeseitig

2. Anordnung nach Ansprt-.h 1, gekennzeichnet reproduziert wird, erhalten.

durch die Verwendung von Elektretmikrophonen Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent ist als

(10). 35 kopfbezogene Mikrophonanordnung ein Kunstkopf

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet vorgesehen. Bezüglich der Frequenzbewertung wird durch die Verwendung von Kondensatormikropho- keine Übereinstimmung zwischen Kunstkopf und natürnen. lichem Hören vorausgesetzt. Die praktische Entzerrung

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch der Aufnahmeseite kann völlig unabhängig von der gekennzeichnet, daß in dem Kunstkopf die Filteran- 40 praktischen Entzerrung der Wiedergabeseite erfolgen. Ordnung (10) zusammen mit einem vorgeschalteten Hierfür wird das frontale Freifeldübertragungsmaß des Verstärker (40) sowie der Stromversorgung einge- verwendeten Kunstkopfs bestimmt und dessen Frebaut sind. quenzgang durch die aufnahmeseitige elektrische Filter-

5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet ung kompensiert, so daß die Übertragungsfunktion der durch eine einzige Bandsperre (10) als Klangfilter. 45 gesamten Aufnahmeanordnung frequenzunabhängig

für frontalen Schalleinfall ist Dabei ist es völlig uner-

heblich, wie stark der Kunstkopffrequenzgang vom natürlichen Frequenzgang des Zuhörers abweicht Dies erleichtert die Konstruktion eines geeigneten Kunst-Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur 50 kopfs wesentlich.

Aufnahme stereophoner Tonsignale gemäß dem Ober- Da die Bestimmung des aufnahmeseitig zu entzerrein-

begriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist Ge- den Kunstkopf-Übertragungsmaßes nach üblichen Mi-

genstand des Hauptpatents 29 32 330. krophonmeßverfahren erfolgen kann (DIN 45 591) und

Als kopfbezogene Mikrophonanordnung kommt da die Bestimmung des Freifeld-Übertragungsmaßes

grundsätzlich sowohl eine Anordnung entzerrter Son- 55 des wiedergabeseitig zu entzerrenden Kopfhörers nach

denmikrophone in den Gehörgängen einer Versuchs- dem üblichen Kopfhörermeßverfahren erfolgen kann

person als auch ein Kunstkopf in Frage. Mit Hilfe ent- (DIN 45 619), sind sowohl für die aufnahmeseitige als

zerrter Sondenmikrophone in den Gehörgängen einer auch für die wiedergabeseitige Entzerrung keine Mes-

Versuchsperson können, mit bestimmten Einschränkun- sungen mit Sondenmikrophonen notwendig. Dennoch

gen, recht genaue elektrische Entsprechungen natürli- 60 ist für jeden Zuhörer eine individuell genaue Entzerrung

eher Ohrsignale gewonnen werden. Dies gilt sowohl für und Reproduktion der Hörereignisse möglich, weil bei

die Richtcharakteristik, die häufig in Form von rieh- Bedarf der wiedergabeseitige Kopfhörer individuell gc-

tungs- und frequenzabhängigen interauralen Amplitu- nau freifeldentzerrt werden kann,

den- und Laufzeitunterschieden dargestellt wird, als Zugleich weist das Hauptpatent einen zweckmäßigen

auch für die Frequenzbewertung durch die kopfbezoge- 65 Weg für die Standardisierung der Aufnahmeseite, die in

ne Mikrophonanordnung, die häufig als Freifeldübertra- der kopfbezogenen Stereophonie noch ungelöst ist.

gungsfunktion oder Außenohr-Übertragungsfunktion Die innere Geometrie des Kunstkopfs (Gehörgang,

bezeichnet wird. Trommelfell, Art und Ankopplung des Schallwandlers),