DE3016018C2 - Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung - Google Patents
Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher RichtwirkungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung, die eine Anordnung von
zumindest drei Mikrofoneinheiten enthält, die voneinander um eirsn bestimmten Abstand jetrennt sind, und
deren Ausgangssignale zum Erzielen einer bestimmten Richtcharakteristik mischbar sind.
Eine derartige Mikrofoneinrichtung ist aus der DE-OS 27 48 288 bek£.",nt, die beispielsweise vier
Mikrofoneinheiten enthält, von denen jede auf einen einfallendeT zeitlich veränderlichen Vorgang anspricht
und ein entsprechendes zeitlich veränderliches Ausgangssignal liefert. Die Signale werden in einer
Signalverarbeitungseinrichtung in solcher Weise kombiniert, daß eine Unterdrückung von Vorgängen mit
Frequenzen und Einfallswinkeln stattfindet, die vom gegenseitigen Abstand der Mikrofoneinheiten abhängen.
Die Mikrofoneinheiten unterdrücken den Schall, der innerhalb eines vorgegebenen Sperrkegels einfällt,
in dem die Kamera liegt, mit der die Mikrofoneinheiten verbunden sind. Die Mikrofoneinheiten sind alle in die
gleiche Richtung ausgerichtet und in gleichen gegenseitigen oder auch in unterschiedlichen Abständen
voneinander längs einer Achse angeordnet.
Diese bekannte lviikrofoneinrichtung zielt auf ein
Empfangssystem mit ein~r Richtcharakteristik ab, deren Nullstelle oder Minimum hinsichtlich der Winkellage
und der Frequenz durch die Art der angewandten Signalverarbeitung und nicht durch mechanische Konstruktionseinheiten
der Mikrofonelemente bestimmt ist Bei einer bekannten variablen Richtmikrofoneinrichtung
liegen sich zwei einseitig gerichtete Mikrofone gegenüber, und ihre Ausgänge werden mit sich
änderndem Mischverhältnis gemischt Bei dieser Einrichtung wird ein Endausgangssignal durch Verände-
rung des Mischungsverhältnisses erhalten, wodurch es ermöglicht wird, eine Änderung der Richtwirkung der
Mikrofoneinrichtung von einem nicht gerichteten Zustand über einen zweifach gerichteten Zustand bis zu
einer einseitigen Richtwirkung als einen resultierenden Effekt zu erhalten.
Bei dieser bekannten Mikrofoneinrichtung ist der Veränderungsbereich für die Richtwirkung eng, wodurch
sich der Nachteil eines ungenügenden akustischen Bildschnellschwenkeffekts durch eine ausreichende
Orientierung der Distanzänderung ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen .iiter Vermeidung
der Nachteile zu schaffen, bei der ijmindest drei einseitig gerichtete Mikrofone mit Primär-Schalldruckgradienten
in einer bestimmten Kombination einer Stellungskonfiguration angeordnet sind und bei der die
entsprechenden Ausgänge der Mikrofone mit veränderlichen Mischverhältnissen mischbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Richtmikrofoneinrichtung nach den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst
Bei der Erfindung sind zumindest drei einseitig gerichtete Mikrofoneinheiten in einer spezifischen
Anordnung kombiniert und die entsprechenden Ausgangssignale dieser Mikrofoneinheiten werden mit sich
ändernden Mischungsverhältnissen gemischt, wodurch die Richtwirkung in weitem Umfang verändert werden
kann und ein Schnellschwenken des akustischen oder Tonbildes durch eine Distanzänderung, wie sie von dem
Lauscher vorgenommen wird, mit ausreichendei Wirkung
erfolgen kann.
Bei dieser Richtmikrofoneinrichtung kann das Richtvermögen in einem weiten Bereich von einem nicht
gerichteten Zustand über eine einseitige Ausrichtung gemäß des Primär-Schaüdruckgradienten bh zu einer
einseitigen Ausrichtung gemäß mehrfacher Ordnung von Sekundär-Schalldruckgradienten verändert werden.
Des weiteren ist eine Schnellschwenkung des akustischen Bildes möglich, indem eine genügende
Distanzänderung ausgeführt wird.
Die Mikrofoneinrichtung mit veränderlichem Richtvermögen nach der Erfindung ist für den Einbau in eine
Kamera mit einem Linsensystem für veränderliche Brennweite und Bildgröße, bzw. mit einem Gummilin-SLnsyatem
geeignet und derart adaptiert, daß ihr Richtvermögen, wie zuvor beschrieben, in Übereinstimmung
und in Wechselbeziehung mit der Schnellschwenkung des Gummilinsensystems sich verändert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig.IA und IB eine Seitenansicht bzw. eine
Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, einer Ausführungsform
einer Fernsehkamera, in der eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der
Erfindung eingebaut i«t,
Fig.2 eine Ansicht der Stellungsanordnung der Mikrofoneinheiten einer Ausführungsform der Mikro-
• foneinrichtung mit variablem Richtvermögen nach der Erfindung,
Fig.3 ein Diagramm mit Kurven, welche die Frequenz-Ansprechcharakteristiken der einzelnen Mikrofoneinheiten
nach F i g. 2 wiedergeben,
Fig.4 ein Schaltdiagramm einer Aüsführungsform nach der Erfindung zum Mischen der Ausgänge der
Mikrofoneinheiten nach Fig.2 mit veränderlichem Mischverhältnis,
F i g. 5 ein graphisches Schaubild zur Erklärung des Prinzips der Richtwirkung der Mikrofoneinrichtüng mit
variablem Richtvermögen nach der Erfindung,
F i g. 6(A) bis 6{E) Diagramme, welche die Veränderungen
in den Widerstandswerten der variablen Widerstände und der Verstärkungsfaktoren der Verstärker
in der Schaltung nach F i g. 4 darstellen,
Fig. 7 ein Diagramm zur Beschreibung der sekundären einseitigen Ausrichtung der Mikrofone nach F i g. 2,
Fig.8 ein Diagramm der sekundären einseitigen
Ausrichtung, die mit der rviikrofoneinrichtung nach der zö
Erfindung erhalten wird,
F i g. 9 ein Diagramm einer Frequenzcharakteristik der sekundären einseitigen Ausrichtung, die durch die
Mikrofoneinrichtung erhalten wird,
Fig. 1OA und 1OB eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, einer weiteren
Ausführungsform einer Fernsehkamera, in der eine Mikrofoneinrichtung mit variablem Richtvermögen
nach der Erfindung angewandt wird, und
Fig. 11 eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, einer Ausführungsform einer Mikrofoneinheit
Ein Ausführungsbeispiel einer Fernsehkamera, die mit einer Ausführungsform der Mikrofoneinrichtung
mit variablern Richtvermögen nach der Erfindung ausgerüstet ist, wird anhand der Fig. IA und IB im
folgenden beschrieben.
Die Fernsehkamera 10 besitzt ein Linsensystem für veränderliche Brennweite und Bildgröße bzw. ein
Gummilinsensystem 11, das auf dem vorderen Teil eines
Kamerakörpers 12 befestigt ist Dieses Gummilinsensystern 11 umfaßt einen lagefesten Zylinder 13, der das
Linsensystem enthält, einen Distanzanpassungsring 14
und einen Schnellschwenkring 15. Ein Schnellschwenk-Betätigungshebei
16 ist an dem Schnellschwenkring 15 befestigt
Der Schnellschwenkring 15 bildet eine integrale Einheit mit einem Drehzylinder, der sich nach hinten in
den Kamerakörper erstreckt und trägt in dem Kamerakörper ein Getriebe 17. das koaxial zu dem
Drehzylinder angebracht ist Innerhalb des Kamerakör· pers 12 ist ein Getriebe 19 auf der Antriebswelle eines
Antriebsmotors IS befestigt und kämmt mit dem Getriebe 17. Ein weiteres Getriebe 21 ist auf dem
Drehschaft eines variablen Widerstandes befestigt, der
innerhalb des Kamerakörpers 12 angeordnet ist und kämmt gleichfalls mit dem Getriebe 17.
Ein Gehäuse 22 nimmt eine Schaltungsanordnung auf, die nachstehend in Verbindung mit Fig.4 beschrieben
wird, und ist auf der Spitze des Kamerakörpers 12 befestigt Dieses Gehäuse 22 trägt einen S*ab 23, der
sich nach vorne erstreckt und an seinem vorderen Ende eine Mikrofoneinrichtung trägt, die in einem Zylinder 24
untergebracht ist
Wenn das Gummilinsensystem im Schnellschwenkbetrieb betätigt wird, hält die Betriebsperson den
Schnellschwenk-Betätigungshebe! 16 und dreht direkt den Schnellschwenkring 15 im Falle einer manuellen
Betriebsweise. Im Falle eines automatischen Betriebes wird ein Schalter geschlossen, um elektrische Energie
dem Antriebsmotor 18 zuzuführen und diesen in Drehung zu versetzen. Diese Antriebsdrehüng wird
über die Getriebe 19 und 17 übertragen und dreht den Schnellschwenkring 15,
In dem Zylinder 24 ist eine Mikrofoneinrichtüng 3Ö
untergebracht, die drei Mikrofoneinheiten 31,32 und 33
Umfaßt, die beispielsweise gegenseitig so angeordnet sind, wie dies in Fig.2 gezeigt ist Jede dieser
Mikrofoneinheiten 31,32 und 33 besitzt eine einseitige
Ausrichtung gemäß dem Primär-Schalldrückgradiertfen,
die weiterhin der Einfachheit halber als primäre einseitige Ausrichtung bezeichnet wird. Bei der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind die Mikrofoneinheilan 31 und 32 in Tandemanordnung so
positioniert, daß sie gegen die Vorderfläche 24a des Zylinders 24 gerichtet sind, wobei ihre Mittellinien mit
einer Linie 1 zusammenfallen. Die Mikrofoneinheit 31 ist so angeordnet, daß ihre Membran beispielsweise 3
bis 4 cm von der Rückseite der Membran der Mikrofoneinheit 32 entfernt ist. Die Mikrofoneinheit 33
ist andererseits nach rückwärts gerichtet, das heißt weg von der Vorderfläche 24a des Zylinders und ist so
angeordnet daß ihre Mittellinie parallel, jedoch seitlich Versetzt von der Linie 1 liegt und daß zugleich ihre
Membran in der gleichen Ebene wie die Membran der Mikrofoneinheit 31 liegt
Die Frequenz-Ansprechcharakteristiken der einzelnen Mikiofoneinheiten 31, 32 und 33 sind in Fig.3
dargestellt In diesem Diagramm zeigen die Kurven I, II und III die Frequenz-Ansprechcharakteristiken an,
wenn der Winkel zwischen der Mittellinie der Vorderfläche der Mikrofoneinheit und einer Richtungslinie zu einer Tonquelle 35 in Fig. 2 0°, 90° bzw. 180°
beträgt.
Die Schaltungsanordnung nach Fig.4 ist in dem
Gehäuse 22 untergebracht Die Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 sind an Vorverstärkern 41, 43 und 42
angeschlossen. Der variable Widerstand 20 in Fig. IA umfaßt fünf abgestufte veränderliche Widerstände VR1
bis VR 5, die in F i g. 4 gezeigt sind. Die Schieber dieser veränderlichen Widerstände werden in entsprechender
Übereinstimmung mit der Drehung des Getriebes 21, welches durch das Getriebe 17 angetrieben wird,
gleitend versetzt Die variablen Widerstände VT? 1 und
VR 2 sind zwischen den Vorverstärkern 42 und 43 und Verstärkern 44 und 45 angeordnet Die Ausgangsseiten
des Vorverstärkers 41 und der Verstärker 44 und 45 sind mit einem Trennverstärker bzw. einer Trennstufe 46
verbunden. Die variablen Widerstände VR 3 und VR 4 sind zwischen dem Verstärker 46 und den Verstärkern
47 und 48 eingeschaltet Der variable Widerstand VT? 5 liegt in einer Rückkopplungsschaltung eines Verstärkers
49, der mit der Ausgangsseite der Verstärker 47 und 48 verbunden ist
Im folgenden wird der Betrieb beschrieben, während dem die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung zu dem
Zeitpunkt verändert wird, wenn ein senkrechtes Hochschwenken des aufzunehmenden Objektes erfolgt
Durch Betätigung des Hebels 16 oder durch Betreiben des Motors 18 wird der Schnellschwenkring 15 gedreht
und ein senkrechtes Hochschwenken ausgeführt Zusammen mit der Drehung des Schnellschwenkrings 15
dreht sich der Drehschaft des veränderlichen Widerstandes 20 und die Schieber der variablen Widerstände
VR1 bis VR 5 erfahren eine gleitende Versetzung vor.
den Positionen© zu den Positionen (2), wie dies beispielsweise in F i g. 4 gezeigt ist
Während die Schieber der variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 eine gleitende Versetzung Von ihren
Positionen © zu ihren Positionen @ erfahren, ändern sich die Widerstandswerte und die Verstärkungen der
Verstärker 44, 45, 47, 48 und 49, die mit den Eingangsseiten dieser variablen Widerstände verbunden
sind, in der Weise wie dies durch die Linien I bis V in den F i %, 6(A) bis 6(E) angezeigt ist. In jeder dieser
Abbildungen gibt die Abszisse die Gleitversetzung des Schiebers an, und die Positionskennzeichnungen (T)1 (2)
und (D entsprechen den Positionen (T), @ und (3) in
Fig.4. Die Ordinaten jeder dieser Abbildungen stellen
den Widerstandswert des entsprechenden variablen Widerstandes dar und die Verstärkung des korrespondierenden
Verstärkers.
Vor Beginn des Schnellschwenk-Steuerbetriebs befinden sich die Schieber aller variablen Widerstände in
ihren entsprechenden Positionen (T). Der Ausgang der Mikrofoneinheit 31. die relativ auf die Tonquelle 35 nach
vorwärts gerichtet ist, und der Ausgang der Mikrofoneinheit 33, die gegenüber der Tonquelle nach hinten
gerichtet ist, werden in den Vorverstärkern 41, 42 und dem Verstärker 44 verstärkt, danach gemischt und dem
Trennverstärker 46 zugeleitet. Zu diesem Zeitpunkt, wie aus F i g. 6(A) ersichtlich ist, weist der Widerstandswert
des variablen Widerstandes VR 1 ein Maximum auf, beispielsweise von 40 Kilo-Ohm, das sich aus einem
Festwiderstand von 20 Kilo-Ohm und einem variablen Widerstand von 20 Kilo-Ohm zusammensetzt, und die
Verstärkung des Verstärkers 44 beträgt 1. Im Gegensatz dazu nimmt der Widerstandswert des variablen
Widerstandes VT? 2 ein Minimum von beispielsweise 20 Kilo-Ohm ein, wie dies F i g. 6(B) zeigt, und die
Verstärkung des Verstärkers 45 ist minimal, nämlich nahezu Null. Der Ausgang des Mikrofons 33, der von
dem Verstärker 45 erhalten wird, kann als im wesentlichen gleich Null bezeichnet werden. Der
Widerstandswert des variablen Widerstandes VK 3 zeigt einen Maximalwert, und die Verstärkung des
Verstärkers 47 ist gleich 1. Im Gegensatz dazu ist der Widerstand des variablen Widerstandes VR 4 ein
Minimum und die Verstärkung des Verstärkers 48 im wesentlichen gleich Null. Dementsprechend wird der
Ausgangswert des Trennverstärkers 46 an einen Ausgangsanschluß 50 durch die Verstärker 47 und 49
geliefert
Das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinheit 31 der Anordnung gemäß F i g. 2 ist in F i g. 5 durch die Kurve I
dargestellt, während das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinheit 33 durch die Kurve II in Fig.5
wiedergegeben wird. Für den Fall, daß die Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und 33 mit dem gleichen Pegel
gemischt werden, ergibt sich das kombinierte Richtwirkungsmuster gemäß Kurve III in F i g. 5, resultierend aus
dem Zusammenwirken der Mikrofoneinheiten 31 und 33.
Der Winkel zwischen der Mittellinie der Mikrofoneinheiten 31 und 33 und der Tonquelle 35 wird durch Θ
gekennzeichnet, und α ist das Verhältnis B/A der
Verstärkung B des Verstärkers, der den Ausgang der Mikrofoneinheit 32 verstärkt und der Verstärkung A
des Verstärkers, der den Ausgang der Mikrofoneinheit 31 verstärkt Das Richtwirkungsmuster P, das als ein
Ergebnis der Kombination der Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und 33 erhalten wird, ergibt sich gemäß der
folgenden Gleichung:
In dem Fall, in welchem der Schieber des variablen
Widerstandes VR 1 sich in der Position φ befindet, beträgt die Verstärkung des Verstärkers 44 gleich 1, wie
dies in F i g. 6(A) dargestellt ist, und α ist dann gleichfalls
1. Das Richtwirkungsmuster P® wird zu diesem
Zeitpunkt durch die folgende Gleichung wiedergegeben:
I + cos θ 1 - cos θ
= 1.
Dementsprechend ist im Anfangszustand vor dem Schnellschwenk-Steuerbetrieb das Richtvermögen der
Mikrofoneinrichtung nicht gerichtet, das heißt in keine bestimmte Richtung orientiert.
Wird nun der Fall einer senkrechten Schnellschwenkung betrachtet, so werden die Schieber der variablen
Widerstände VR1 bis VR 5 von ihren entsprechenden
Positionen φ in ihre entsprechenden Positionen ©
2ö gleitend versetzt. Wie in Fig.6(A) gezeigt, sinkt der
Widerstandswert des variablen Widerstandes VT? 1 ab, wenn sein Schieber von der Position φ gegen die
Position ® gleitend versetzt wird und sobald der Schieber die Position © erreicht, wird die Verstärkung
des Verstärkers 44 im wesentlichen gleich Null. Dementsprechend kann auch das Verhältnis ä als Null
angesehen werden, und das Richtwirkungsmuster P 2
ist zu diesem Zeitpunkt durch die folgende Gleichung gegeben:
D
1+COS0
Dementsprechend gilt für den Zustand, in welchem eine Schnellschwenkung bis zu einem Grad ausgeführt
wird, der der Ankunft der Schieber der variablen Widerstände VR l bis VR 5 in ihren entsprechenden
Positionen © entspricht, daß das Richtvermögen der Mikrofoneinrichtung primär einseitig ausgerichtet ist.
Während des Zeitabschnittes, in welchem die Schieber der variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 eine
gleitende Versetzung von ihren entsprechenden Positionen φ zu ihren Positionen © erfahren, verbleibt der
Widerstandswert des variablen Widerstandes VR 3 auf seinem Maximalwert und ändert sich nicht, ebenso
bleibt die Verstärkung des Verstärkers 47 unverändert auf ihrem Maximalwert 1, wie dies in Fig.6(C)
dargestellt ist. Zur gleichen Zeit, wie dies aus den Fig.6(B) und 6(D) ersichtlich ist, bleiben die Widerstandswerte
der variablen Widerstände VR 2 und VR 4 unverändert auf ihren Minimalwerten, und die Verstärkungen
der Verstärker 45 und 48 bleiben unverändert auf ihren Minimalwerten, die im wesentlichen gleich
Nul't sind. Dementsprechend sind die Ausgänge der Verstärker 45 und 48 im wesentlichen gleich Null.
Der Ausgang der Mikrofoneinheit 31, der den
• Vorverstärker 41 durchlaufen hat und der Ausgang der Mikrofoneinheit 32, der den Vorverstärker 42 und den
Verstärker 44 durchlaufen hat, werden miteinander kombiniert und dem Trennverstärker 46 zugeführt Der
resultierende Ausgang des Trennverstärkers 46, nachdem er durch den Verstärker 47 verstärkt wurde, wird
durch den Tonvolumenverstärker 49 verstärkt, dessen Verstärkung sich kontinuierlich in entsprechender
Übereinstimmung mit der Versetzung des Schiebers verändert, wie dies in F i g. 6(E) angezeigt ist, und der
resultierende Ausgang wird dem Ausgangsanschluß 50 zugeführt
Ein Richtwirkungsmuster, das durch die voranstehend beschriebene Mikrofoneinrichtung erhalten wird, ist in
F i g. 7 gezeigt, in der die Winkelwerte die Winkel in Uhrzeigerrichtung zwischen der Mittellinie der Mikrofoneinrichtung
und der Tonquelle wiedergeben. F i g. 7 zeigt das Richtwirkungsmuster in bezug auf eine
Tonfrequenz von 1 KHz von der Tonquelle 35. In dem Fall vor der Schnellschwenkung befinden sich die
Schieber der variablen Widerstände VT? 1 bis VR 5 in ihren entsprechenden Positionen (T)1 und es wird ein
durch die Kurve I in F i g. 7 dargestelltes Richtwirkungsmuster erhalten, das nicht in eine bestimmte Richtung
orientiert ist. In dem Fall, in welchem die Schieber dieser variablen Widerstände VT? 1 bis VR 5 ihre entsprechenden
Positionen (2) einnehmen, ergibt sich ein Richtwirkungsmuster, wie es dirch die Kurve II dargestellt ist
Ansprechend auf den Schnellschwenk-Steuerbetrieb werden die Schieber der variablen Widerstände VT? 1
bis VT? 5 aus ihren entsprechenden Positionen φ in ihre
prtSiticnSii ^^ ™Isif£*nci yefS^kn!-»«« ttnA ^omontDnra. in
chend verändert sich das Richtwirkungsmuster der Mikrofoneinrichtung fortschreitend von demjenigen
nach der Kurve I zu demjenigen nach der Kurve II, was bedeutet, daß die Richtwirkung scharf ausgeprägt wird.
Wird als nächstes der Fall betrachtet, während dem die Schnellschwenkung weiterhin ausgeführt wird, so
erfahren die Schieber der variablen Widerstände VT? 1 bis VT? 5 eine gleitende Versetzung von ihren entsprechenden
Positionen © in ihre Positionen (3). Wenn der Schieber des variablen Widerstandes VT? 1 sich von
seiner Position φ in die Position φ bewegt, ist die
Verstärkung des Verstärkers 44 im wesentlichen Null, wie dies in F i g. 6(A) angezeigt ist, und der Ausgang des
Verstärkers ist gleichfalls im wesentlichen Null. Andererseits gilt, wenn sich der Schieber des variablen
Widerstandes VT? 2 von der Position (2) zu der Position φ bewegt, daß die Verstärkung des Verstärkers 45
fortschreitend ansteigt, wie dies in F i g. 6(B) dargestellt ist. Dementsprechend wird zu diesem Zeitpunkt der
Ausgang der Mikrofoneinheit 31, der den Vorverstärker 41 durchlaufen hat und der Ausgang der Mikrofoneinheit
32, der den Vorverstärker 43 und den Verstärker 45 durchlaufen hat, miteinander kombiniert und dem
Trennverstärker 46 zugeführt.
Die Vorverstärker 41 und 43 haben entsprechende Schaltungsanordnungen zur Erzeugung der verstärkten
Signale, deren Phasen zueinander umgekehrt sind. Dementsprechend gilt, daß das Ausgangssignal der
Mikrofoneinheit 31, welches den Vorverstärker 41 durchläuft und das Ausgangssignal der Mikrofoneinheit
32, welches den Vorverstärker 43 und den Verstärker 45 durchläuft, während des Mischens voneinander subtrahiert
werden.
Der Winkel zwischen der Mittellinie 1 der Mikrofoncinhsitsn
31 und 32 und der Tcn"us!!s 35 wird durch θ
gekennzeichnet, die Verstärkung des Verstärkers in bezug auf den Ausgang der Mikrofoneinheit 31 durch A,
die Verstärkung des Verstärkers in bezug auf den Ausgang der Mikrofoneinheit 32 durch G das Verhältnis
der Winkelgeschwindigkeit ω und der Geschwindigkeit V des Tons K durch ω/V (Wellenlängenkonstante) und
der Abstand zwischen den Membranen der Mikrofoneinheiten 31 und 32 durch D. Das Richtwirkungsmuster
der Mikrofoneinrichtung, das durch Subtraktion des Ausgangs der Mikrofoneinheit 32 und des Ausgangs der
Mikrofoneinheit 31 erhalten wird, infolge der Kombination der Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und 32, die
zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen, ergibt sich durch die folgende Gleichung:
1 + cos θ
_ Q
/ + H) cos θ)
1 + cos θ
Wird in der voranstehenden Gleichung die Frequenz zu einem Parameter gei.iacht und der Winkel Θ als
Variable betrachtet, so wird das Richtwirkungsmuster zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schieber aller variablen
Widerstände in ihren entsprechenden Positionen φ sind, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
+ cos Θ) {1 - cos θ (ZtDcos Θ)}.
50
In der voranstehenden Gleichung ist M eine Konstante, die sich aus der Modifikation der Gleichung
ergibt.
Aus der Gleichung folgt, daß die Richtungscharakteristiken
in einem Bereich der Größenordnung von kD£3 einen Verlauf zeigen, wie er in F i g. 8 dargestellt ist, in
der die Kurven I, II und III das jeweilige Richtwirkungsmuster für 1 KHz, 2 KHz bzw. 4 KHz wiedergeben. Ihre
Frequenz-Ansprechcharakteristiken sind in F i g. 9 dargestellt, in welcher die Kurven I, II und III die
Charakteristiken für die Fälle zeigen, in denen der Winkel in bezug auf die Tonquelle 0°, 90° und 180°
beträgt Eine Richtwirkung dieser Art wird als eine sogenannte einseitige Richtwirkung mit Sekundär-Schalldruckgradienten,
weiterhin als sekundäre einseitige Richtwirkung bezeichnet In dem Fall, in welchem
der Distanzkoeffizient für eine ungerichtete Richtwirkung gleich 1 gemacht wird, im Gegensatz zu seinem
Wert von 1,73 im Falle der primären einseitigen Richtwirkung, wird der Abstandskoeffizient im Fall der
sekundären einseitigen Richtwirkung 2,81, woraus ersichtlich ist daß die Ausrichtung der sekundären
einseitigen Richtwirkung noch erheblich schärfer ist als der primären einseitigen Richtwirkung.
Während der Periode der gleitenden Versetzung der Schieber der variablen Widerstände VT? 1 bis VT? 5 von
ihren entsprechenden Positionen @ zu ihren Positionen φ, sinkt die Verstärkung des Verstärkers 47 ab, wie
dies in Fig.6(C) gezeigt ist während die Verstärkung
des Verstärkers 48 ansteigt, wie aus Fig.6(D)
ersichtlich ist
Die kombinierten Ausgangssignale der Mikrofoneinheiten 31 und 32, die dem Trennverstärker 46 zugeführt
werden, werden verstärkt und den Verstärkern 47 und 48 zugeleitet Der resultierende Ausgang des Verstärkers
48 wird durch eine Ausgleichsschaltung 51 frequenzkompensiert die Widerstände und einen
Kondensator umfaßt und danach mit dem Ausgang des Verstärkers 47 kombiniert Die kombinierten Ausgänge
werden dem Verstärker 49 zugeführt Der resultierende verstärkte Ausgang des Verstärkers 49 liegt ar; dem
Ausgangsanschluß 50 an. Während der Mischzeit der Ausgänge der Mikrofoneinheiten 31 und 32 ist die
Niederfrequenzcharakteristik mit einem Verhältnis von
112
6 dij/oisi verschlechtert, wenn das Verhältnis der beiden
Ausgangspegel 1:1 ist Aus diesem Grund wird die zuvor erwähnte Frequenzkompensation in der Ausgleichsschaltung
51 ausgeführt, um die Frequenzcharakteristiken abzuflachen.
In dem Fall, in welchem die Richtwirkung von der nicht ausgerichteten Richtwirkung zu der primären'
einseitig ausgerichteten Richtwirkung verändert wird, besteht keine Notwendigkeit zur Kompensation der
Frequenzcharakteristik. Aus diesem Grund ist die Verstärkung des Verstärkers 48 im wesentlichen Null
während der gleitenden Versetzung des Schiebers des variablen Widerstandes Vi? 4 von seiner Position (T) in
seine Position (2). Des weiteren gilt für den Fall, in welchem die Richtwirkung von der primären einseitigen
Richtwirkung im der sekundären einseitigen Richtwirkung
geändert wird, daß die Verstärkung des Verstärkers 47 graduell absinkt, während die Verstärkung des
Verstärkers 48 graduell ansteigt.
Das sekundäre einseitig gerichtete RichtwirkunEsmuster,
beispielsweise für eine Frequenz von 1 KHz wird erhalten, wei,.-i die Schieber aller variablen V/iderstände
sich in ihren entsprechenden Positionen (3) befinden, und ist durch die Kurve III in Fig.7 dargestellt. Wenn
die Schieber aller variablen Widerstände aus ihren entsprechenden Stellungen φ in ihre entsprechenden
Stellungen (3) aufgrund eines Schnellschwenk-Steuervorgangs bewegt werden, ändert sich das Richtwirkungsmuster
von der Kurve II zu der Kurve III, und die Richtwirkung wird ausgeprägt scharf.
Wie schon zuvor beschrieben wurde, wird zu dem Zeitpunkt der Schnellschwenkung die Richtwirkung der
Mikrofoneinrichtung scharf ausgeprägt Aus diesem Grund werden reflektierte Töne und von dem
aufgenommenen Objektbild winkelmäßig getrennte Töne, die aus Richtungen kommen, welche in bezug auf
das Objektbild nicht ausgerichtet sind, nicht aufgenommen und nur direkte Schallwellen von dem Objektbild
empfangen. Dementsprechend erfolgt der Tonempfang in einem Zustand, der in hohem Grade von dem Bild
bestimmt wird, das durch die schnelle Schwenkung erfaßt wird.
Auf diese Art kann zusammen mit dem schnellen Einfangen eines Bildes durch das Gummilinsensystem
auch das akustische Tonbild erfaßt werden, wodurch die natürliche Einheit zwischen dem optischen und dem
akustischen Bild zum Ausdruck gebracht wird. Da die Richtwirkung sehr stark während dieser Betriebsweise
sich ändert, kann die schnelle akustische Bilderfassung durch eine genügende Berücksichtigung der Distanz
erfolgen.
Des weiteren ist es möglich, durch die Wahl einer geeigneten Anzahl von Mikrofoneinheiten, die über die
zuvor beschriebenen Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 hinausgeht und durch die entsprechende Ergänzung der
Komponenten, wie der variablen Widerstände und Verstärker in der Schaltungsanordnung nach Fig.4,
eine tertiäre oder noch höhere Ordnung einer einseitigen Richtwirkung zu erhalten. In der üblichen
Praxis ist jedoch eine einseitige Richtwirkung bii zu der
Größenordnung der sekundären einseitigen Richtwirkung voll ausreichend.
Eine andere Ausführungsform einer Fernsehkamera, die mit einer Mikrofoneinrichtung mit einer variablen
Richtwirkung gemäß der Erfindung kombiniert ist, wird
anhand der Fig. 1OA und 1OB beschrieben. In diesen Figuren sind diejenigen Teile, die mit den entsprechenden
Teilen in den Fig. IA und IB übereinstimmen,
durch die gleichen Bezugszeichen belegt Eine Beschreibung derartiger Teile erfolgt nicht mehr. Ein Schnellschwenkring
15a in dieser Fernsehkamera weist längs seines Umfangs Getriebezähne auf. Ein veränderlicher
Widerstand 20a ist in einem Gehäuse 60 untergebracht. Ein lagefest auf dem Drehschaft dieses veränderlichen
Widerstandes 20a befestägtes Getriebe t\a ist im Eingriff mit einem Zwischenzahnrad 61, das sich
drehbar auf dem Gehäuse 60 abstützt Das Gehäuse 60
iö ist über einen Befestigungsschuh 62 lösbar auf dem
oberen Teil des Kamerakörpers 12 befestigt Wenn das Gehäuse 60 auf dem Kamerakörper 12 befestigt ist,
befindet sich das Zwischenzahnrad 61 in Eingriff mit dem zuvor erwähnten Getriebe, das längs der
Peripherie des Schnellschwenk.-ings 15a angeordnet ist.
Die in F i g. 4 gezeigte Schaltanordnung, welche den variablen Widerstand 20a einschließt, bestehend aus den
variablen Widerständen VRi bis VR 5, ist in dem Gehäuse 60 untergebracht
Da das Gehäuse 60 trennbar auf dem Kamerakörper 12 befestigt ist, kann es jederzeit von diesem gelöst
werden, wenn nur die Fernsehkamera verwendet werden soll, falls keine Notwendigkeit besteht mittels
der Mikrofone Geräusche aufzunehmen. Der untere Teil des Zwischenzahnrads 61 erstreckt sich nach unten
durch <iie untere Fläche des Gehäuses 60 hindurch. Es ist
daher in dem Falle, in welchem die Mikrofoneinrichtung getrennt von der Fernsehkamera betrieben werden soll,
möglich, das Gehäuse 60 von dem Kamerakörper 12 zu lösen und anschließend durch manuelles Drehen des
Zwischenzahnrads 61, das sich aus der unteren Fläche des Gehäuses nach außen erstreckt, die Richtwirkung
der Mikrofoneinrichtung getrennt von und unabhängig von der Fernsehkamera zu verändern.
Es ist selbstverständlich, daß verschiedene Abwandlungen im Aufbau und in der Anordnung der
Mikrofoneinrichtung mit variabler Richtwirkung vorgenommen werden können, ohne daß vom Erfindungsgedanken
abgewichen wird.
Beispielsweise ist es möglich, anstelle von Zahnradgetrieben 17, 19, 21, 21a und 61 und dem Zahnrad des
Schnellschwenkringes 15a Drehelemente mit Umfangsmaterialien, wie beispielsweise Gummi, vorzusehen, die
einen großen Reibungskoeffizienten besitzen, um die Drehung durch Reibungskraft zu übertragen.
Eine andere Ausführungsform der Anordnung der Mikrofoneinheiten nach der Erfindung ist in F i g. 11
dargestellt In der Anordnung nach Fig.2 ist die Mittellinie der Mikrofoneinheit 33 nicht koinzident mit
so den Mittellinien der beiden anderen Mikrofoneinheiten 31 und 32, jedoch ist eine derartige Ausführung nicht in
allen Fällen notwendig. In der Anordnung nach F i g. 11
sind die drei Mikrofoneinheiten 31, 32 und 33 in dem Gehäuse 60 in einer Anordnung untergebracht bei der
die Mittellinien der nach vorwärts gerichteten Mikrofoneinheiten 31 und 32 und die Mittellinie der nach
rückwärts gerichteten Mikrofoneinheit 33 auf einer gemeinsamen Linie liegen. Das Gehäuse 60 ist
beispielsweise an einem Griff 61 befestigt der sich am
eo oberen Teil des Kamerakörpers befindet Das Gehäuse 60 umfaßt einen Rahmenaufbau 62 mit einer Vielzahl
von Öffnungen und gestanzten Metallteilen 63 an den Umf angsflächen und der Vorderfläche des Gehäuses.
Als weiteres Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß
der veränderliche Widerstand 20, der die variablen Widerstände VRl bis VR 5 umfaßt Drehgleitstücke
besitzt wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung, oder daß es sich um Schieber
handelt, die ihren Widerstand während einer translatorischen
Bewegung verändern.
Es ist selbstverständlich, daß die Mikrofoneinrichtung
mit veränderlicher Richtwirkung nach der Erfindung nicht nur zusammen mit einer Fernsehkamera eingesetzt
werden k«mn, sondern auch mit anderen Einrichtungen mit veränderlichem Linsensystem, wie
beispielsweise dem Gummilinsensystem einer 8 mm,
16 mm oder 35 mm Filmkamera, Die Mikrofoneinrichtung
nach der Erfindung kann so adaptiert sein, daß sie unabhängig als Mikrofoneinrichtung ohne Kombination
mit einer Kamera oder einer ähnlichen Einrichtung zum Einsatz gelangen kann. Die Erfindung ist nicht auf diese
Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind verschiedene Veränderungen und Modifikationen denkbar, ohne
daß von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
- Patentansprüche:1, Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung, die eine Anordnung von zumindest drei Mikrofoneinheiten enthält, die voneinander um einen bestimmten Abstand getrennt sind, und deren Ausgangssignale zum Erzielen einer bestimmten Richtcharakteristik mischbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Miki'ofoneinheit (31,32) mit ihren Vorderflächen der Vorderfläche der Mikrofoneinheitenanordnung stirnseitig zugewandt sind und eine dritte Mikrofoneinheit (33) mit der Vorderfläche so angeordnet ist, daß sie in die entgegengesetzte Richtung in bezug auf die Richtung der Vorderflächen der ersten und zweiten Mikrofoneinheiten ausgerichtet ist, daß Steuereinrichtungen (15-21, 15a, 20a, 21a, 61) zur Veränderung der Richtwirkung vorhanden sind, die zwischen zumindest drei Positionen verschiebbar sind, daß i-ste einstellbare Mischeinrichtungen (VR 1, 44) Öetätigbar sind, während sich die Steuereinrichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Position befindet, um in Übereinstimmung mit der jeweiligen Position das Ausgangssignal der dritten Mikrofoneinheit (33) mit dem Ausgangssignal der dritten Mikrofoneinheit (33) mit dem Ausgangssignal der ersten Mikrofoneinheit (31) mit veränderbarem Mischverhältnis zu mischen, daß das Mischverhältnis des Ausgangssignals der dritten Mikrofoneinheit gleich Null ist, wenn die Steuereinrichtung zwischen der zweiten und einer dritten Position sich befindet, daß zweite einstellbare Mischeinrichtungen (\ R 2, 4j) betätigbar sind, während die Steuereinrichtung sich zwischen der zweiten und der dritten PosititJ befindet, um in Obereinstimmung mit der jeweiligen Position das Ausgangssignal der zweiten Mikrofoneinheit (32) mit dem Ausgangssignai der ersten Mikrofoneinheit (31) mit veränderlichem Mischverhältnis zu mischen und das Mischverhältnis des Ausgangssignals der zweiten Mikrofoneinheit gleich Null zu setzen, wenn die Steuereinrichtung sich zwischen der ersten und zweiten Position befindet, wobei die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung, die durch die Ausgangssignale der ersten und dritten Mikrofoneinheit erhalten wird, welche durch die ersten einstellbaren Mischeinrichtungen in Übereinstimmung mit der Versetzung der Steuereinrichtung zwischen der ersten und zweiten Position erhalten wird, zwischen einem Zustand der fehlenden Ausrichtung (Kurve ' in Fig. 7) und einer primären einseitigen Richtwir kung mit Schalldruckgradienten (Kurve II in F i g. 7) verändert wird, und daß die Richtwirkung der Mikrofoneinrichtung, die von den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Mikrofoneinheit erhalten wird, die durch die zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Steuereinrichtung zwischen der zweiten und dritten Position gemischt werden, sich zwischen der primären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve Il in Fi g, 7) und einer einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten höherer Ordnung (Kurve 111 in F i g. 7) verändert.
- 2. Mikrofoneinrichtung mit Veränderlicher Riehtwirkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen erste und zweite variable Widerstände (VR 1, VR 2) aufweisen, die in Beziehung zueinander durch die Steuereinrichtung einstellbar sind, und daß erste und zweite Verstärker (44,45) mit den ersten und zweiten variablen Widerständen verbunden sind, daß die Verstärkungen der ersten und zweiten Verstärker entsprechend den Widerstandswerten der ersten und zweiten variablen Widerstände veränderbar sind, und daß die Richtwirkung der Mikrofcneinrichtung zwischen einer primären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgraüenten (Kurve II in F i g. 7) und einer sekundären einseitigen Richtwirkung mit Schalldruckgradienten (Kurve III in Fig.7) sich verändert, wenn die Steuereinrichtung zwischen der zweiten und dritten Position sich befindet
- 3. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der ersten und zweiten variablen Widerstände (VR 1, VR 2) so veränderbar sind, daß die Verstärkung des ersten Verstärkers (44) von dem Wert 1 auf den Wert Null reduziert wird, während die Verstärkung des zweiten Verstärkers (45) auf dem Wert Null gehalten wird, entsprechend der Verschiebung der Steuereinrichtung von der ersten Position in die zweite Position, und daß die Verstärkung des ersten Verstärkers (44) auf dem Wert Null gehalten wird, wenn die Verstärkung des zweiten Verstärkt -s (45) von dem Wert Null auf den Wert 1 ansteigt, entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung aus der zweiten Position in die dritte Position.
- 4. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Signalpfade zueinander parallelgeschaltet sind, über welche die gemischten Ausgangssignale der ersten und dritten sowie der ersten und zweiten Mikrofoneinheit geleitet werden, die mittels der ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen gemischt werden, und daß Einrichtungen zum Mischen der ü^er die ersten und zweiten Signalpfade laufenden Signale und zum Erhalt der gemischten Signale vorgesehen sind.
- 5. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signalpfade dritte und vierte variable Widerstände (VR 3, VR 4) umfassen, deren Widerstandswerte im Zusammenwirken mit den ersten und zweiten variablen Widerständen (VR 1, VR 2) mittels der Steuereinrichtung geändert werden, und daß dritte und vierte Verstärker (47,48) mit den dritten und vierten variablen Widerständen verbunden sind, wobei die Verstärkungen der dritten und vierten Verstärker entsprechend den Widerstandswerten der dritten und vierten variablen Widerstände veränderbar sind, daß der zweite Signalpfad des weiteren eine Ausgleichsschaltung (51) zur Kompensation der Abschwächungen der Frequenzcharakteristik im Niederfrequenzbereich aufweist, daß die Widerstandswerte der dritten und vierten variablen Widerstände derart geändert werden, daß die Verstärkung des dritten Verstärkers auf dem Wert 1 gehalten wird, während die Verstärkung des vierten Verstärkers auf den Wert Null eingestellt bleibt, entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung von der ersten in die zweite Position und daß die Verstärkung des dritten Verstärkers erniedrigt wird, wenn die Verstärkung des vierten Verstärkers entsprechend der Versel·zung der Steuereinrichtung von der zweiten in die dritte Position erhöht wird.
- 6. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter variabler Widerstand (VRS) vorhanden ist, dessen Widerstand im Zusammenwirken mit dem ersten bis vierten variablen Widerstand (VR 1- VR 4) veränderbar ist, und daß ein fünfter Verstärker (49) mit dem fünften variablen Widerstand verbunden ist, wobei die Verstärkung des fünften Verstärkers entsprechend dem Widerstandswert des fünften variablen Widerstands veränderbar ist, und daß der Widerstandswert des fünften variablen Widerstands derart geändert wird, daß die Verstärkung des fünften Verstärkers entsprechend der Versetzung der Steuereinrichtung von der ersten in die dritte Position ansteigt
- 7. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkuiig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroioneinrichtung an einer Kamera (12) befestigt ist, die ein Linsensystem (11) mit veränderlicher Brennweite und Bildgröße mit einem Schnellschwenkring (15, 15a; für die Schnelhrfassi:ng entsprechend dessen Rotation umfaßt, und daß die Steuereinrichtungen aus dem Schnellschwenkring (15,15a; und den Einrichtungen (17,20,21,20a, 21a, 61) zur Regelung der ersten und zweiten einstellbaren Mischeinrichtungen entsprechend der Drehung des Schnellschwenkringes bestehen.
- 8. Mikrofoneinrichtung mit veränderlicher Richtwirkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches Gehäuse (24, 62, 63) an der Vorderfläche und den Umfangsflächen Teile (63) aufweist, welche Geräusche hindurchtreten lassen und daß die erste, zweite und dritte Mikrofoneinheit (31, 32, 33) in dem zylindrischen Gehäuse derart untergebracht und gehalten sind, daß die Mittellinien dieser Mikrofoneinheiten auf einer gemeinsamen Linie liegen.
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