DE3006810C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die unabhängige Schallquelle kann dabei durch den Umgebungslärm, wie z. B. in einer Bahnhofshalle, einem Fußballstadion u. dgl. gebildet werden. Die Vorrichtung kann aber auch in einem Raum ange­ wendet werden, in dem die unabhängige Schallquelle durch das Publikum und/oder durch Hintergrundmusik gebildet wird.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der DE-OS 24 56 468 bekannt. Dabei wird mit zunehmendem Pegel der unabhängigen Schallquelle die Verstärkung des Verstärkers erhöht, wobei insbesondere die Frequenz­ kennlinie derart geändert wird, daß innerhalb verschiedener Frequenzintervalle der Pegel des vom Ton­ wiedergabekanal erzeugten Tons stets den der unabhängigen Schallquelle übersteigt.

Die bekannten Vorrichtungen sind ziemlich aufwendig, und in verschiedenen Fällen ist der Energieverbrauch unnötig hoch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einfacher ausgestaltet ist, weniger Energie benötigt und eine wesentlich bessere Anpassung an den im Raum herrschenden Umgebungslärm ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der Erfindung liegen die folgenden Erwägungen zugrunde:

Solange im betreffenden Raum der Pegel der unabhängigen Schallquelle - der der Einfachheit halber als der Stör­ schallpegel bezeichnet wird, obgleich ähnliches für Hinter­ grundmusik zutrifft - verhältnismäßig niedrig ist, kann mit einem Tonwiedergabeverstärker hoher Wiedergabegüte ein genügend starker Ton erzeugt werden, um den Störschall­ pegel zu übersteigen. Wenn der Störschallpegel ansteigt, muß auch der Verstärker auf einen höheren Pegel einge­ stellt werden.

Versuche haben ergeben, daß die Verständlichkeit von Sprache im wesentlichen durch den Frequenzinhalt des Sprechsignals über 1000 Hz bestimmt wird, während die Leistung des Sprechsignals im wesentlichen durch den Frequenzinhalt unter 1000 Hz bestimmt wird. Wenn der Stör­ schallpegel zunimmt, kann die Verständlichkeit des Sprech­ signals durch Verstärkung des Sprechsignals über 1000 Hz auf einen den Störschallpegel für Frequenzen über 1000 Hz überschreitenden Pegel erhalten bleiben. Der Niederfre­ quenzinhalt des Sprechsignals unter 1000 Hz kann unver­ ändert gelassen oder gegebenenfalls geschwächt werden, so daß dieser Teil des Sprechsignals im Störschall ver­ schwindet. Ähnliches trifft für die Wiedergabe von Musik durch die Vorrichtung zu. Die Grenzfrequenz zwischen dem im wesentlichen die Leistung bestimmenden Gebiet und dem im wesentlichen die Verständlichkeit bestimmenden Gebiet ist hier etwa 500 Hz.

Im Gegensatz zu dem Gedanken, der der genannten Literaturstelle zugrunde liegt, wird in der Vorrichtung nach der Erfindung der erzeugte Schallpegel also nicht in jedem der Frequenzintervalle dem Störschallpegel angepaßt, sondern wird die Kombination von Verstärkung und Dynamik­ kompression der hohen Töne und von Schwächung der niedrigen Signaltöne angewendet. In diesem Bereich niedriger Töne wird der erzeugte Ton also - jedenfalls was die schwächeren Stellen anbelangt - in der Regel unterhalb des Störschall­ pegels bleiben, aber, wie Versuche ergeben haben, findet Maskierung des Störschalls hauptsächlich im Bereich der höheren Töne, im Falle von Sprache also von etwa 1000 Hz an, statt. Dadurch wird man also mit einem Verstärker ver­ hältnismäßig niedriger Leistung auskommen können, weil die zu verarbeitende Signalamplitude durch Unterdrückung der niedrigen Frequenzen (die in der Regel die größte Ampli­ tude aufweisen) und außerdem durch Dynamikkompression noch nur wenig zunimmt. Diese Unterdrückung der niedrigen Töne trägt dazu bei, die von dem Störschallpegel abhängige Regelspannung von dem über den Tonwiedergabekanal erzeugten Schall praktisch unabhängig zu machen. Wenn diese Regel­ spannung nämlich mit diesem erzeugten Schall zunehmen würde, könnten Unstabilitäten dadurch auftreten, daß der Wiedergabeverstärker bei dieser Frequenz auf eine noch höhere Verstärkung eingestellt werden würde, wodurch die Regelspannung wieder größer wird, usw.

Zum Erzeugen einer solchen Regelspannung stehen grundsätzlich drei Möglichkeiten zur Verfügung, die einzeln oder kombiniert angewandt werden können:

Erstens kann das elektrische Signal im Wiedergabekanal gleichgerichtet und von der vom Tonaufnehmer erzeugten Spannung subtrahiert werden, so daß die erzeugte Diffe­ renzspannung im wesentlichen für den Störschallpegel allein ein Maß ist. In der Praxis wird diese gleichgerichtete Spannung als Schwellwertspannung einem Verstärker für die von dem Tonaufnehmer erzeugte Spannung zugeführt, so daß dieser Verstärker nur noch die dem Störschallpegel ent­ sprechende Spannung durchläßt.

Zweitens kann in den Kanal der Regelspannung eine Speicherschaltung aufgenommen werden, die die Regelspan­ nung auf einem Wert fixiert, der der von dem Tonaufnehmer erzeugten Spannung entspricht, und zwar vor dem Zeitpunkt, zu dem in dem Wiedergabekanal ein Signal erzeugt wird. Das elektrische Signal im Wiedergabekanal wird dazu z. B. wieder detektiert und mit der so erzeugten detektierten Spannung wird der Kanal zwischen dem Tonaufnehmer und der genannten Speicherschaltung unterbrochen.

Drittens kann in den Kanal des Tonaufnehmers ein Filter aufgenommen werden, das nur jene Frequenzen durchläßt, die vom Wiedergabekanal nicht oder nahezu nicht durchgelassen werden. Da, wie oben angegeben, der Wiedergabekanal bei zunehmender Regelspannung in stets geringerem Maße die niedrigen Töne durchlassen wird, können die dem genannten Filter zu stellenden Anforderungen unter Umständen verrin­ gert werden. Als Erweiterung dieses Verfahrens können in den Wiedergabekanal ein oder mehrere auf bestimmte Funk­ tionen abgestimmte Sperrfilter und in dem Regelspannungs­ kanal entsprechende Durchlaßfilter aufgenommen werden, so daß die im Regelspannungskanal durchgelassenen Frequenzen den vom Wiedergabekanal nicht durchgelassenen Frequenzen entsprechen.

Die beschriebenen Verfahren weisen alle ihre besonderen Vor- und Nachteile auf, wobei durch eine geeignete Kombi­ nation eine optimale Wiedergabevorrichtung erhalten werden kann.

So ist das erste Verfahren nicht ohne weiteres in Räumen mit starkem Nachteil anwendbar, weil der Tonaufneh­ mer außer einem akustischen Signal, das dem elektrischen Signal im Wiedergabekanal entspricht, auch noch eine oder mehrere Reflexionen dieses Signals aufzeichnet.

Das zweite Verfahren eignet sich weniger gut zur An­ wendung in Räumen mit sich stark änderndem Störschallpegel, weil der tatsächliche Störschallpegel stark von dem Stör­ schallpegel zu dem Zeitpunkt, zu dem die Regelspannung auf einem festen Wert fixiert wurde, abweichen kann.

Das dritte Verfahren verursacht durch die Verwendung der genannten Sperrfilter eine - wenn auch geringe - Unnatürlichkeit in der Wiedergabe. Dieses Verfahren ergibt aber für die am meisten vorkommenden Anwendungen die günstigsten Möglichkeiten und wird daher nachstehend aus­ führlich beschrieben.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 die Energieverteilung an verschiedenen Punkten im Schaltbild der Fig. 1, und

Fig. 3 bis 6 detaillierte Ausarbeitungen verschiede­ ner Teile des Schaltbildes nach Fig. 1.

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 wird ein wiederzuge­ bendes Signal einem Eingangspunkt 1 zugeführt und passiert dann eine Filterschaltung A - im Schaltbild als zwei hintereinander liegende Sperrfilter dargestellt -, wonach das Signal zwei parallele Zweige B durchläuft, von denen einer aus einem Verstärker 2 mit hoher Wiedergabegüte und der andere aus nacheinander einem Verstärker 3, einem Hochpaßfilter 4 und einem Dynamikkompressor 5 besteht. Die Ausgangssignale an den Punkten 6 und 7 werden dann in einem veränderlichen Verhältnis in einer Summiervorrichtung zusammengefügt, die im Schaltbild als ein Potentiometer 8 dargestellt ist, dessen Schieber 9 mit dem Eingang eines Endverstärkers 10 mit Tonwiedergeber (Lautsprecher) 22 ver­ bunden ist. Das Teilverhältnis - im Schaltbild die Lage des Schiebers 9 - wird mit Hilfe der unter der gestrichelten Linie in Fig. 1 dargestellten Schaltung geregelt. Es ist aber auch möglich, in jeden der Kanäle 6, 7 einen regel­ baren Verstärker aufzunehmen. Kombination der beiden Signale kann dann entweder elektrisch oder akustisch durch Lautsprecher in jedem Zweig herbeigeführt werden. Dieser Schaltungsteil unter der gestrichelten Linie in Fig. 1 besteht aus einem Schallaufnehmer 11 - im allgemeinen einem Mikrophon -, einem Verstärker 12 und einer Filterschaltung C, das nur jene Frequenzen durchläßt, die von der Filter­ schaltung A unterdrückt werden, und das im Schaltbild als zwei parallele Filter 13 und 14 dargestellt ist, deren Ausgangssignale mit Hilfe von Gleichrichtern 15 und 16 gleichgerichtet, dann über eine Schwellenvorrichtung D, namentlich Schwellenverstärker 17 und 18, einer Schaltung 19 die die Größte der zwei Signale zu einer Speicher­ vorrichtung E durchläßt, die einen Komparator 47 und einen Vorwärts/Rückwärtszähler 49 enthält, dessen Ausgang nach Verstärkung eine Regelspannung am Punkt 21 erzeugt. Diese Regelspannung könnte auf elektromechanischem Wege die Lage des Schiebers 9 steuern, aber in der Praxis ist die An­ wendung eines elektrisch gesteuerten elektronischen Poten­ tiometers 8, 9 zu bevorzugen.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Der Schallaufnehmer 11 ist derart in dem Raum, in dem Schall wiedergegeben werden muß, angeordnet, daß er Schallsig­ nale von unabhängigen Schallquellen auffängt, die oben der Einfachheit halber mit "Störschall" bezeichnet werden, obwohl auch an Hintergrundmusik u. dgl. zu denken ist. Unvermeidlich wird der Schallaufnehmer 11 auch einen Teil des Schalls auffangen, der vom Wiedergabekanal 1-10 erzeugt wird. Durch Anwendung der Filterschaltungen A und C wird nun erzielt, daß die von der Filterschaltung C durchgelassenen Signale praktisch nur dem Störschallpegel entsprechen, weil ja die Filterschaltung A im Wiedergabe­ kanal 1-10 Signale gleicher Frequenzen unterdrückt.

Bei zunehmendem Störschallpegel werden auf diese Weise an den Ausgängen der Schwellenvorrichtungen 17 und 18 Signale zunehmender Stärke erzeugt, die dem Störschall­ pegel in jedem der von den Filtern 13 bzw. 14 durchgelas­ senen Frequenzbereiche entsprechen. In einfachster Form kann man mit einem einzigen Filter, z. B. dem Filter 13, auskommen, das eine verhältnismäßig hohe Frequenz durch­ läßt. Wenn aber zu erwarten ist, daß im betreffenden Raum das Schallspektrum des erzeugten Störschalls einen derartigen Charakter besitzt, daß das von diesem Filter 13 durchgelassene Signal manchmal für den gesamten Stör­ schallpegel nicht maßgebend ist, muß der Störschall mit Hilfe des Filters 14 auch noch bei dieser (diesen) (anderen) Frequenz(en) erfaßt werden, die für diesen Pegel entscheidend ist (sind). Dann wird mit Hilfe einer Schaltung 19 das stärkste der die Kanäle 13, 15, 17 und 14, 16, 18 durchlaufenden Signale zum Erzeugen der Regel­ spannung am Punkt 21 abgetrennt. Wenn der Störschall auch Niederfrequenzkomponenten, d. h. Frequenzen unter etwa 500 bis 1000 Hz, enthält, ist es sehr wünschenswert, trotz der Tatsache, daß die Verständlichkeit des den Wiedergabekanal passierenden Signals im wesentlichen durch den Frequenzbereich oberhalb dieser Frequenzen bestimmt wird, auch in diesem Niederfrequenzbereich den Störschall abzutasten. Dies findet seinen Grund darin, daß diese niederfrequenten Störschallkomponenten die hochfrequenten Signalkomponenten maskieren und die Verständlichkeit der Sprache beeinflussen.

Die Regelspannung am Punkt 21 bestimmt das Verhältnis, in dem die Signale an den Punkten 6 bzw. 7 den Endverstär­ ker 10 erreichen. Im Falle eines niedrigen Störschallpegels wird der Endverstärker mit dem Punkt 6 verbunden, so daß über den Verstärker 2 eine Tonwiedergabe hoher Güte er­ halten wird. Wenn jedoch der Störschallpegel zunimmt, wird am Punkt 21 eine allmählich größer werdende Regelspannung erzeugt, wodurch das Signal am Punkt 7 in zunehmendem Maße den Verstärker 10 erreicht. Dieses Signal weist in bezug auf das Signal am Punkt 6 eine Anzahl deutlicher Unter­ schiede auf: Erstens ist der Pegel insgesamt beträchtlich höher. Zweitens werden die hohen Töne zusätzlich angehoben. Drittens werden die niedrigen Töne erheblich geschwächt. Viertens wird das gesamte Signal einer Dynamikkompression unterworfen.

Fig. 2 zeigt eine Abbildung des Pegels des Signals am Punkt 7 in bezug auf das Signal am Punkt 6. Als Abszisse ist die Frequenz in Hz und als Ordinate die Signalenergie pro Terz in dB aufgetragen. Die Kurve U ₆ stellt die Ener­ gieverteilung normaler Sprechsignale am Punkt 6 dar. In­ folge der Signaldynamik schiebt sich die ganze Kurve U ₆ noch hin und her. Von dem Verstärker 3 wird ein Signal U ₃ erzeugt, das einige 10 dB stärker als das Signal U ₆ ist. Von dem Filter 4 werden die niedrigen Töne in bezug auf die hohen Töne geschwächt, so daß die Kurve U ₇, die das Signal am Punkt 7 darstellt, aus der Kurve U ₃ dadurch abgeleitet werden kann, daß die letztere Kurve um einen Punkt in der Nähe von etwa 500 Hz (und zwar weit unterhalb der Frequenz, für die das menschliche Ohr die höchste Empfindlichkeit auf­ weist) gekippt wird. Die hohen Tonfrequenzen sind dadurch derart stark erhöht, daß ihr Energieinhalt bedeutender als der der niedrigen Töne wird. Bei starken Signalstellen könn­ te daher der Endverstärker 10 zu einem unerwünscht hohen Wert ausgesteuert werden, aber dies wird durch Anwendung des Dyna­ mikkompressors 5 vermieden, der den dynamischen Bereich des Signals U ₇ auf einige dB beschränkt.

Im Vergleich zu der Energieverteilung N einer Störschall­ quelle, z. B. Umgebungslärm, wird daher eine Tonwiedergabe­ stärke erhalten, die im Bereich der hohen Töne in erheb­ lichem Maße den Störschallpegel übersteigt, während da­ gegen im Bereich der niedrigen Töne die Tonwiedergabestärke wenigstens während der schwachen Stellen weit unterhalb des Störschallpegels bleiben kann. Ddurch wird nahezu ohne höhere Aussteuerung des Endverstärkers 10 verhindert, daß der Störschall das gewünschte Signal maskiert; auf diese Weise wird eine gute Verständlichkeit des wiederzugebenden Tones gewährleistet.

Nachstehend werden verschiedene Stufen im Schaltbild nach Fig. 1 im einzelnen beschrieben.

Die Sperrfilterschaltung A ist als Leiternetzwerk mit L-C-Parallelkreisen in dem Längszweig und L-C-Reihenkreisen in den Querzweigen ausgeführt, derart, daß zwei in Reihe geschaltete T-Abschnitte erhalten werden (siehe Fig. 3), von denen der erste sperrend für ein Frequenzband mit einer verhältnismäßig hohen mittleren Frequenz, z. B. 3000 Hz, und der zweite sperrend für ein Frequenzband mit einer viel niedrigeren mittleren Frequenz, z. B. 600 Hz, wirkt. Dem Filter werden in der Praxis Operationsverstär­ ker vor- und nachgeordnet, um eine gute Impedanzanpassung zu ermöglichen. Für die genannten Frequenzen sind diejenigen Werte gewählt, die für das zu erwartende Störschallspektrum am kennzeichnendsten sind. Der Effekt dieser Filter auf das Ausgangssignal des Verstärkers 3 ist in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie angegeben. Unter Umständen kann für die niedrigere Frequenz ein so niedriger Wert gewählt werden, daß das Kippen der Kurve U ₇ in bezug auf die Kurve U ₃ zusätzlich zu der Vermeidung aku­ stischer Unstabilitäten beiträgt.

Die Filterschaltung A muß die Signale nämlich so stark schwächen, daß beim Fehlen von Störschall der Ener­ giepegel des bei dieser Sperrfrequenz erzeugten Signals noch nicht imstande ist, eine Regelspannung über den Kanal 11-21 (Fig. 1) zu erzeugen. Ein Signal an der Ein­ gangsklemme 1 wird nämlich in der Filterschaltung A um eine gewisse Anzahl dB geschwächt werden, dann über die Ver­ stärker 2 und 10 den Tonwiedergeber (Lautsprecher) 22 erreichen, von dort vom Tonaufnehmer 11 aufgefangen werden, nach Verstärkung im Verstärker 12 in der Filterschaltung C wieder um eine gewisse Anzahl dB erhöht werden und in der (den) Gleichrichterstufe(n) 15 (16) detektiert werden. Das dann erzeugte Signal darf (bei der vorausgesetzten Ab­ wesenheit von Störschall) die Schwelle(n) der Stufe(n) 17 (bzw. 18) nicht überschreiten; denn dann darf keine Regel­ spannung am Punkt 21 erzeugt werden. Wenn wohl ein Regel­ signal infolge des Signals durch den Wiedergabekanal 1-10 erzeugt werden würde, würde dies nämlich eine zunehmende Amplitude der Signale am Lautsprecher 22 ergeben, wodurch Gefahr vor akustischen Unstabilitäten entstehen könnte. Auch darf kein Regelsignal während der stärksten Signal­ stellen auftreten, die in der Praxis die schwächsten um einige dB übersteigen können.

Der Filterschaltung A wird daher die Mindestanfor­ derung gestellt, daß es während der stärksten Signal­ stellen diese Signale bei der betreffenden Sperrfrequenz noch bis unterhalb des Störschallpegels schwächt. Wenn nun der Störschallpegel ansteigt, wodurch auch das Eingangs­ signal des Verstärkers 10 allmählich von U ₆ zu U ₇ übergeht, steigt auch das von diesem Filter durchgelassene Signal an, so daß eine vergrößerte Möglichkeit einer akustischen Un­ stabilität zu erwarten ist. Wenn die Sperrfrequenz aber derart niedrig gewählt wird, daß die Zunahme hinter der Zunahme des Störschallpegels zurückbleibt - dies is also unbedingt unter dem Schnittpunkt der Kurve N und U ₇ in Fig. 2 der Fall -, wird die erzeugte Regelspannung im wesentlichen durch den Störschallpegel bestimmt und ist die Gefahr vor akustischen Unstabilitäten vermieden.

Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Para­ llelzweige B nach Fig. 1. Das von der Filterschaltung A durchgelassene Signal V _i passiert einerseits einen Ver­ stärker mit wenig Verzerrung 25, der dem Verstärker 2 in Fig. 1 entspricht. Der Verstärker 3 nach Fig. 1 ist ein Operationsverstärker 26, z. B. vom Typ TDA 1034 (Philips). Die Wirkung des Filters 4 wird mit Hilfe eines Gegenkopp­ lungskreises 27 in Form eines RC-Netzwerks, das von etwa 1000 Hz an einen Abfall zu niedrigen Frequenzen von 6 dB pro Oktave herbeiführt. Wenn erwartet wird, daß der im Raum vorhandene Störschall wenigstens etwa den Charakter von rosa Rauschen, d. h. etwa ein flaches Leistungsspek­ trum aufweist, wird das Netzwerk 4 von etwa 1000 Hz eine ansteigende Frequenzkurve zu höheren Frequenzen bis zu z. B. 8 kHz von 6 dB/Oktave haben. Das Netzwerk 4 bewirkt dann ein Kippen der Kennlinie U ₃ zu der Kennlinie U ₇, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn aber erwartet wird, daß der im Raum vorhandene Störschall einen Sprachcharakter, also etwa ein Leistungsspektrum aufweist, wie es in Fig. 2 durch U ₃ dargestellt ist, kann man mit einem Netzwerk 4 auskommen, das für ansteigende Frequenzen von etwa 1000 Hz an eine flache Frequenzkennlinie aufweist. In diesem Frequenzbereich kann nämlich lediglich durch Änderung der Verstärkung und ohne daß eine Frequenzkorrektur der Fre­ quenzkennlinie des den Kanal 7 durchlaufenden Signals durchgeführt wird, bewirkt werden, daß das wiederzugebende Signal über den Störschallpegel hinaussteigt.

Die Dynamikkompression wird mit Hilfe der integrierten Schaltung 28 vom Typ NE 570 B (Philips) erhalten. Das Signal am Eingang 29 wird dabei einer Vollweggleichrichtung unterworfen und die so erhaltene Regelspannung regelt die Signalverstärkung derart, daß bei zunehmender Signal­ amplitude die Verstärkung abnimmt. Mit einer integrierten Schaltung dieses Typs kann der dynamische Bereich des Signals um einen Faktor 4 herabgesetzt werden. Das elek­ trische Potentiometer oder die Summierschaltung 8-9 der Fig. 1 ist eine integrierte Schaltung 30 vom Typ TDA 1074 (Philips). Das Ausgangssignal des Verstärkers 25 (Ver­ stärker 2 in Fig. 1) wird dem einen Eingang 31 dieser integrierten Schaltung 30 zugeführt, während das Ausgangs­ signal des Kompressors 28 (Stufe 5 in Fig. 1) einem anderen Eingang 32 dieser integrierten Schaltung 30 zugeführt wird. Die Regelspannung am Punkt 21 in Fig. 1 wird dem Anschluß­ punkt 33 der integrierten Schaltung 30 zugeführt, so daß am Punkt 34 dieser Schaltung eine Spannung erzeugt wird, deren Größe in einem Teilverhältnis, das durch die Regel­ spannung am Punkt 33 bestimmt wird, von den Signalspan­ nungen an den Punkten 31 und 32 abhängig ist. Eine mög­ liche Ausführungsform jedes der Filter 13 und 14 in Fig. 1 ist in Fig. 5 dargestellt. Jedes Filter enthält zwei parallelgeschaltete Zweige zu dem Ausgang eines Operations­ verstärkers 37, wobei in einem Zweig der Operationsver­ stärker 36 angeordnet ist. Die Verstärker 36 und 37 sind mit Gegenkopplungskreisen 38 bzw. 39 versehen, die eine hohe selektive Verstärkung für nur jene Frequenzen auf­ weisen, für die der entsprechende Teil der Filterschaltung A (Fig. 3) eine starke Sperrwirkung aufweist.

Als Abwandlung dieser Ausführungsform kann eine der­ artige selektive Verstärkung auch mit Hilfe eines Diffe­ renzverstärkers erhalten werden, dessen einem Eingang das in 12 verstärkte Signal des Tonaufnehmers 11 unmittelbar und dessen anderem Eingang dasselbe Signal über ein Filter zugeführt wird, das der an Hand der Fig. 3 beschriebenen Filterschaltung A ähnlich ist. Das Differenzsignal dieser beiden Signale weist dann eine Frequenzkennlinie auf, die die Inverse der der Filterschaltung A ist. (Auf analoge Weise kann jeder Teil der Filterschaltung A durch einen Differenzverstärker ersetzt werden, in dessen einen Zweig eine Schaltung der in Fig. 5 beschriebenen Art aufge­ nommen ist.)

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, sind die Gleich­ richter/Schwellwertverstärkerkombinationen 15, 17 und 16, 18 der Fig. 1 als zwei identische Schaltungen ausge­ bildet. Jede dieser Schaltungen enthält einen Operations­ verstärker 40 (z. B. vom Typ TDA 1034 Philips), einen sich daran anschließenden Vollweggleichrichter 41 und einen zweiten Operationsverstärker 42, z. B. vom gleichen Typ gebildet. Die so am Punkt 43 erzeugte gleichgerichtete Spannung soll die mit dem Widerstand 54 einstellbare Schwellwertspannung überschreiten, um den Ausgang 55 erreichen zu können.

Die zwei identischen Schaltungen, von denen eine mit dem Filter 13 in Fig. 1 und die andere mit dem Filter 14, verbunden ist, werden über eine Schaltung 19 in Fig. 1 (z. B. ein analoges UND-Gatter), das aus den Gleichrichtern 44 bzw. 45 besteht, mit einem Eingang 46 eines Operations­ verstärkers 47 verbunden, dessen anderem Eingang 48 die Ausgangsspannung eines Zählers 49 zugeführt wird. Das größte der den Gleichrichtern 44 bzw. 45 zugeführten Signale wird auf diese Weise den Eingang 46 des als Kompa­ rator geschalteten Operationsverstärkers 47 erreichen und mit der Spannung am Eingang 48 verglichen werden. Der Kom­ parator 47 und der Zähler 49 wirken somit als die Speicher­ schaltung E nach Fig. 1. Die wichtigsten Anschlußklemmen sind gemäß der gebräuchlichen Notation nummeriert.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 47 gibt dem Zähler 49 den Befehl, vorwärts zu zählen, wenn die Spannung am Eingang 46 größer als die am Eingang 48 ist, und rückwärts zu zählen, wenn das Umgekehrte der Fall ist. Die dem Eingang 48 zugeführte Ausgangsspannung (am Punkt 50) des Zählers 49 folgt auf diese Weise der Spannung am Eingang 46, so daß der Zähler 49 als Speicherschaltung für die Spannung am Eingang 46 wirkt. Diese Ausgangsspan­ nung wird über ein RC-Netzwerk 51 geführt, bevor die Regel­ spannung an die Leitung 21 nach Fig. 1 geliefert wird. Dieses Netzwerk sorgt dafür, daß der vom Wiedergabekanal erzeugte Schallpegel bei abfallendem Störschallpegel nicht allzu plötzlich abfällt; denn das menschliche Ohr stellt sich auch erst nach einer gewissen Zeit auf den herabge­ setzten Schallpegel ein. In vielen praktischen Fällen wird man mit nur einem einzigen Filter A bzw. C (Fig. 3 bzw. Fig. 5) auskommen können, das eine verhältnismäßig hohe Frequenz unterdrückt bzw. anhebt. Durch die Art der Störschallquelle kann sich die Notwendigkeit ergeben, auch ein zweites Filter, das auf eine verhältnismäßig niedrige Frequenz abgestimmt ist, anzuwenden. Versuche haben nämlich ergeben, daß niederfrequenter Störschall mit Frequenzen, die unter der Grenze von 1000 Hz liegen, dennoch im Frequenzbereich über 1000 Hz maskierend wirken und dort die Verständlichkeit herabsetzen können. Dadurch, daß der niederfrequente Störschall unter 1000 Hz gemessen und der Pegel des den Wiedergabekanal durchlaufenden Signals in bezug auf Frequenzen über 1000 Hz einem zuneh­ menden niederfrequenten Störschall angepaßt, d. h. erhöht wird, bleibt die Verständlichkeit des genannten Signals erhalten. Auch kann es für eine bessere Schallwiedergabe erwünscht sein, für den Hochfrequenzbereich über 1000 Hz mehrere solcher Filter zu verwenden, die nach irgendeinem Zeitschema abwechselnd eingeschaltet werden. Dabei kann man mit einer Filterschaltung A auskommen, das außer der einen niedrigeren Frequenz (z. B. 250 Hz) abwechselnd eine höhere Frequenz (z. B. 1600 Hz, 2500 Hz und 3150 Hz) unter­ drückt, wobei die betreffenden Filterelemente mittels eines sequentiellen Schalters wechselweise eingeschaltet werden. Die Filterschaltung C ist dabei zu mehreren wechselweise eingeschalteten Abschnitten 13, 14 erweitert, die je die Signale mit den zugehörigen Frequenzen anheben, gleich­ richten und den Schwellenvorrichtungen zuführen, wonach die Schaltung 19, das ebenfalls zu diesen mehreren auf jeden dieser Kanäle ansprechenden Eingängen nur die stärk­ ste Regelspannung durchläßt.

Die Speicherschaltung E ist in der Praxis nur dann notwendig, wenn die Regelspannung nach dem vorher beschrie­ benen zweiten Verfahren auf einem festen Wert fixiert werden muß. Dies kann am einfachsten dadurch erzielt werden, daß die Filterschaltung A in Fig. 1 von einem von Hand oder elektronisch zu betätigenden Schalter 60 überbrückt wird, der zugleich die dem Zähler 20 zuzuführen­ de Taktspannung CI ein- oder ausschaltet. Bevor ein Ein­ gangssignal den Klemmen 1 zugeführt wird, wird dieser Schalter eingedrückt und somit die Filterschaltung A kurz­ geschlossen und zu gleicher Zeit die Taktspannung CI aus­ geschaltet, so daß die erzeugte Regelspannung auf dem dem genannten Zeitpunkt entsprechenden Wert fixiert wird.

Aus Obenstehendem ist klar geworden, daß es von wesentlicher Bedeutung ist, ein Regelsignal zu erhalten, das von dem den Schallwiedergabekanal durchlaufenden Sig­ nal unabhängig ist. Versuche haben ergeben, daß es zweck­ dienlich sein kann, bei nicht-idealen Filterschaltungen A und C die Schwellwertspannungen (den Einstellwiderstand 54 in Fig. 6 und den entsprechenden Einstellwiderstand in der anderen Schaltung) auf einen Wert einstellen zu können, der höher ist, je nachdem das den Wiedergabekanal 1-10 durchlaufende Signal höher ist. Um diese Schwellwertspan­ nungen automatisch diesem Signal durch den Wiedergabekanal anzupassen, kann dieses Signal mit Hilfe eines Detektors 61 detektiert werden, wonach die erhaltene Gleichspannung als Schwellwertspannung den Stufen 17 und/oder 18 zugeführt wird. Da ein akustisches Signal im allgemeinen eine gewisse Nachhallzeit aufweist, ist es angebracht, den Detektor 61 mit einem Ausgangsfilter 62 mit einer dieser Nachhallzeit angepaßten RC-Zeit zu versehen, so daß die erzeugte Schwellwertspannung mit einer ähnlichen Schwächung wie das akustische Signal mit seinem Nachhall selbst abklingt.

Es sei erwähnt, daß sich die Erfindung keineswegs auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt, bei der die Vorrichtung mit zwei Zweigen versehen ist. Die Erfindung kann auch bei Vorrichtungen verwendet werden, die mit einem Zweig 6, der die Schallübertragung nicht oder nahezu nicht beeinflußt, und z. B. zwei Zweigen 7 versehen sind, die beide mit einem Netzwerk 4, das eine zu niedriger Tonfrequenz abfallende Übertragungskennlinie aufweist, und einem Netzwerk 5 in Form eines Dynamikkom­ pressors versehen sind. Die Frequenzkennlinie des Netz­ werks 4 im zweiten Zweig weist eine um 6 dB/Oktave von etwa 1000 Hz an zu niedrigeren Frequenzen abfallende Kurve und über 1000 Hz eine flache Kurve auf. Dieser Zweig dient dann dazu, die Vorrichtungen an Störschall in Form von Sprache anzupassen, wie oben bereits erwähnt wurde. Das Netzwerk 4 des ersten Zweiges 7 weist dann eine Fre­ quenzkennlinie auf, die von etwa 8 kHz an um 6 dB/Oktave zu niedrigeren Frequenzen abfällt, während die Verstärkung gleich 1 bei etwa 1000 Hz liegt. Dieser erste Zweig dient dann dazu, die Vorrichtung an Störschall mit einem flachen Spektrum anzupassen, wie oben bereits angegeben wurde. Die Regelvorrichtung soll nun bestimmen, welche Art Stör­ schall in Raum vorhanden ist, und an Hand dieser Bestim­ mung ein richtiges Kombinationsverhältnis der Ausgangs­ signale dieser Kanäle festlegen. Die Bestimmung des Charakters des Störschalls kann dadurch verwirklicht wer­ den, daß zwei Kanäle 13, 15, 17 zum Abtasten bei zwei Frequenzen im Frequenzbereich über 1000 Hz des Störschalls in die Regelvorrichtung eingeführt und die dabei erhaltenen Werte miteinander verglichen werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung für Tonwiedergabe in einem Raum mit einer unabhängigen Schallquelle, mit Mittel zum Erzeugen einer vom Pegel dieser Schallquelle abhängigen Regelspannung mit Hilfe eines Tonaufnehmers, wobei die Regelspannung die Verstärkung und den Frequenzgang eines Tonwiedergabekanals beeinflußt, der in mindestens zwei Zweige (2; 3 . . . 5) aufgespaltet ist deren Ausgänge mit den Eingängen einer Vorrichtung (8, 9) gekoppelt sind, die die Ausgangssignale dieser Zweige in einem durch die Regelspannung gesteuerten Verhältnis kombiniert, sowie mit einem Dynamikkompressor, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zweig (2, 6) die Tonübertragung praktisch nicht beeinflußt, daß mindestens ein anderer Zweig die Reihenschaltung eines Filters (4) mit einer nach niedrigeren Tonfrequenz hin abfallenden Übertragungskennlinie und eines Dynamikkompressors (5) enthält, und daß Mittel (A, C) vorgesehen sind, die die Regelspannung von dem den Tonwiedergabekanal (1 . . . 10) passierenden Signal unabhängig machen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungskennlinie des zuletzt genannten Zweiges (7) so eingestellt ist, daß die hohen Tonfrequen­ zen auf einen Pegel erhöht werden, der gleich dem Pegel des zwischen den hohen und niedrigen Tonfrequenzen liegenden Mitteltonbereiches ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Wiedergabekanal wenigstens eine Bandsperre (A) aufgenommen ist, die ein Frequenzband unter­ drückt, während in den Kanal zum Erzeugen der Regelspannung ein Bandpaß (13, 14) aufgenommen ist, der dieses Frequenz­ band durchläßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzband innerhalb des Frequenzbereiches liegt, in dem der zuletzt genannte Zweig (7) des Tonwieder­ gabekanals einen erheblichen Abfall in der Übertragungs­ kennlinie zeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Kanal (11 . . . 21) zum Erzeugen der Regelspannung eine Schwellenvorrichtung (17, 18) aufge­ nommen ist, deren Schwellwertspannung von dem den Wieder­ gabekanal (1 . . . 10) passierenden Signal gesteuert wird.