DE3101264C2

DE3101264C2 - Kunstkopf

Info

Publication number: DE3101264C2
Application number: DE19813101264
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 8011 Kirchseeon Wollherr
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1983-07-21
Also published as: EP0056479A1; DE3101264A1

Abstract

Es wird vorgeschlagen, die von der Fachwelt bereits verlassene Verwendung von Studiomikrofonen in dem Kunstkopf wieder aufzugreifen und dabei durch eine bessere Ankopplung der kleinflächigen Ohrkanäle an die großflächigen Mikrofonmembranen eine höhere Aussteuerbarkeit und einen größeren Rauschabstand zu erzielen. Diese verbesserte Ankopplung gelingt mit Hilfe eines speziellen akustischen Kopplers, welcher zumindest zwei Helmholtz-Resonatoren sowie ein Abstimmungsstück umfaßt sowie in dem Frequenzbereich bis 15 kHz keine wesentlichen Pegelabsenkungen verursacht und in einer bevorzugten Ausführungsform eine Allpaßcharakteristik besitzt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kunstkopfes lassen sich die Vorteile der Kunstkopfaufnahmetechnik mit den Qualitätsvorteilen der herkömmlichen Mikrofontechnik verbinden.

Description

31 Ol 264

21, weiche ausreichend weit von dem Ohrkanaleingang entfernt liegt, damit keine Rückwirkungen des Kopplers 30 auf die Richtcharakteristik des Kunstkopfohrs 23 auftreten.

Im Inneren des Hohlraumes 32 befindet sich ein Abstimmungsstock 34, welches im dargestellten Beispielsfall eine zylindrische Basis und einen kegeligen Fortsatz aufweist und mit seiner Basis auf einer Lochscheibe 35 mittig befestigt ist Die mit mehreren Durchgangslöchern 35a versehene Lochscheibe 35 ist auf einer Schulter der Innenfläche des Anpassungsstücks 33 am Obergang von dem kegelstumpfförmigen zum hohlzylindrischen Abschnitt aufgelegt, und zwar unter Einhaltung eines definierven Abstandes zu der Membrane 11 des Mikrofons 10, wodurch ein dazwischenliegender Hohlraum 36 begrenzt wird.

In die Wand des. kegelstumpfförmigen Abschnitts des Anpassungsstücks 33 ist ferner ein halsförmiges Mündungsstück 37a eines Resonatorgehäuses 37 eingesetzt, dessen Hohlraum 38 zur Außenatmosphäre hin durch eine Abstimmschraube 39 abgeschlossen ist. Anstelle einer Abstimmschraube 39 kann, ein beliebiger anderer, harter Abschluß gewählt werder; In dem Hohlraum 38 befindet sich ein poröses Dämpfungsmaterial 38a, das auch oder alternativ in dem Mündungsstück 37a angeordnet werden kann.

Die. vorstehend beschriebenen Teile des Kopplers 30 definieren drei Helmholtz-Resonatoren, deren Wirkung anhand der F i g. 2 und 3 noch näher erläutert wird.

Der erste Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 32 und dem Ansatzstück 31; der zweite Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 36 und den Löchern 35a in der Lochscheibe 35; der dritte Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 38 einschließlich des porösen Dampfungsmaterials 38a und dem halsförmigen Mündungsstück 37 a.
Der ersce Helmholtz-Resonator 31/32 besitzt den in Fig,2 mit 60 bezeichneten Frequenzverlauf der Einfügungsdämpfung, welche bei der Frequenz f\ ein Minimum aufweist und oberhalb der Frequenz /j zu höheren Frequenzen hin ansteigt In ähnlicher Weise sind in Fig.2 die Frequenzverläufe der Einfügungs-

Hi dämpfungen des zweiten und dritten Helmholtz-Resonators 35a/36 bzw. 37a/38/38a mit den Kurven 80 bzw. 70 veranschaulicht. Die Kurve 70 besitzt bei der Frequenz 4 welche in der Nähe der Frequenz /ι liegt, ein Dämpfungsmaximum, während die Kurve 80 bei der Frequenz /j, welche größer als die Frequenzen /i und /j, jedoch kleiner als die Grenze f_g des interessierenden Frequenzbereiches ist ein Dämpfungsminimum.

In Fig.3 sind die Frequenzverläufe des relativen Übertragungsmaßes für das Mikrofon 10 allein, d. h.

ohne Kunstkopf 20 (Kurve 50), die Kombination des Mikrofons 10 mit dem ersten Helmholtz-Resonator 31/32(Kurve 61), die Kombination üc.< Mikrofons 10 mit dem ersten und dritten Helmholtz-Resonator 31/32, 37a/38/38a (Kurve 71) sowie die Kombination des Mikrofons 10 mit allen drei Helmholtz-Resonatoren 31/32, 37a/38/38a, 37a/36 (Kurve 81) dargestellt Wie man aus dem Vergleich der Kurven 61,71 und 81 mit der Kurve 50 erkennt, wird der als ideal anzusehende Frequenzverlauf des Mikrofons 10 ohne Kunstkopf 20

(Kurve 50) unterhalb der Frequenzgrenze f_g um so besser angenähert, je mehr von den Resonatoren 31/32, 37a/38/383, 35a/36 innerhalb des Kunstkopfes 20 mit dem dort eingebauten Mikrofon 10 kombiniert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

31 Ol 264

Patentansprüche:

t. Kunstkopf zum stereophonen Aufnehmen von Schallsignalen, dessen Ohrkanäle über einen akustischen Koppler mit jeweils einem Mikrofon in Verbindung stehen, welches rausch- und klirrarm sowie hoch aussteuerbar ist und dessen Membranfläche relativ groß im Verhältnis zu dem Ohrkanalquerschnitt ist, wobei der akustische Koppler ein in den Ohrkanal eingepaßtes Ansatzstück aufweist, da« mit dem Hohlraum eines Querschnittanpassungsstücks in Verbindung steht und mit diesem einen ersten Helmholtz-Resonator bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Koppler (30) folgende weitere Merkmale aufweist:

— ein Abstimmungsstück (34), welches in dem Querschnittsanpassungsstück (33) angeordnet ist,

— einen «weiten, den akustischen Ausgang des Kopplers (30) bildenden Helmholtz-Resonator (35, 35a, 36), der zu dem ersten Helmholtz-Resonator (31, 32) akustisch seriengeschaltet ist und eine Lochplatte (35) mit mehreren Löchern (35a) aufweist, welche unter Ausbildung eines weiteren Hohlraums (36) im Abstand zu der Membrane angeordnet ist, wobei die Resonanzfrequenz des zweiten Helmholtz-Resonators (35,35a, 36) größer als die Resonanzfrequenzen des ersten Resonators ist und wobei an der Lochplah» (35) das Abstimmungsstück (34) befestigt ist, dessen maximale Abmessung in der Lochplattenebene kleiner als der Lochplattendurchmesser ist, und

— einen dritten Helmholtz-Resonator (37,37a, 38, 38a, 39), der dem ersten Helmholtz-Resonator (31, 32) akustisch parallelgeschaltet ist und ein Resonatorgehäuse (37) mit einem halsförmigen, mit dem Hohlraum (32) in Verbindung stehenden Mündungsstück (37a^ sowie einen, durch einen harten Abschluß (z. B. Abstimmschraube 39) gegen die Atmosphäre abgeschlossenen dritten Hohlraum (38) aufweist, wobei die Resonanzfrequenz des dritten Helmholtz-Resonators (37, 37a, 38, 38a, 39) im Bereich der Resonanzüberhöhung des ersten Helmholtz-Resonators (31,32) liegt.
2. Kunstkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dritten Hohlraum (38) und/oder in dem Mündungsstück (37a) poröses Material (3Sa) angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kunstkopf der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art Ein solcher Kunstkopf wird beispielsweise unter der Bezeichnung KU 80 von der Fa. Neumann, Berlin hergestellt und vertrieben.

Bei dem bekannten Kunstkopf werden als Mikrofone rausch- und klirrarme sowie hochaussteuerbare Mikrofone (Studiomikrofone des Typs KM 83) verwendet, deren relativ großflächige Membranen über jeweils ein kurzes Röhrchen mit dem relativ kleinfläichigen Ohrkanal in Verbindung stehen. Infolge des Querschnittssprungs beim Übergang von dem Ohrkiinal zu der Membrane ergibt sich in der Übertragungskette Ohrkanal — Mikrofon ein Tiefpaßverhalten, das zwar elektrisch korrigiert werden kann, jedoch unter Inkaufnahme einer schlechteren Aussteuerbarkeit und eines geringeren Rauschabstandes. Der Technische Ansatz zur Verbesserung der Aussteuerbarkeit und des Rauschabstandes muß gemäß »Funkschau«, 1980, Heft 9, Seite 82, rechte Spalte vor der Mikrofonmembrane liegen, da danach der Rauschabstand festgtiegt ist

ίο und durch elektrische Maßnahmen nur verschlechtert werden kann. Andererseits liegt der technische Ansatz hinter dem Eingang des Ohrkanals, da die äußere Geometrie des Kunstkopfes wegen dessen Richtcharakteristik vorgeschrieben ist Folglich bleiben nur akustische Maßnahmen bei der inneren Geometrie des Kunstkopfes übrig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Kunstkopf der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem die zur Erzielung einer höheren Aussteuerbarkeit und eines größeren Rauschabstandes erforderlichen akustischen Maßnahmen hinsichtlich der inneren Geometrie des Kunstkopfes nach wie vor ein Mikrofon mit möglichst großer Membrane, d.h. Studioqualität, zulassen und gleichzeitig einen gewünschten Frequenzgang der Kunstkopfsignale im wesentlichen ohne elektrische Filterung ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kunstkopfes

μ nach Anspruch 1 ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Bei einem Mikrofon für einen Fernsprecher ist es an sich bereits bekannt einen Helmholtz-Resonator zur Erweiterung des Übertragungsbereiches zu tieferen Frequenzen einzusetzen (Elektrische Nachrichtentechnik, Bd. 13, Heft 3, S. 77). Dieser Resonator ist über ein Dämpfungssieb mit einem weiteren Resonator gekoppelt, der für eine Anhebung höherer Frequenzen sorgt Für die gesamte Anordnung ergibt sich damit ein einigermaßen glatter Frequenzgang -'.wischen etwa 300 und 3700 Hz. Eine Kombination mehrerer Helmholtz-Resonatoren in Reihen- und Parallelschaltung, insbesondere bei sehr hohen Tonfrequenzen zur Erreichung eines ausgeglichenen Übertragungsmaßes über den gesamten Hörbereich ist indessen bei dem bekannten

■*5 Mikrofon nicht vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Kunstkoples, und

F i g. 2 und 3 Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkungen der einzelnen Resonatoren des Kunstkopfes nach F i g. 1 auf dessen Übertragungsverhalten.

Das in F i g. 1 dargestellte Detail des erfindungsgemäßen Kunstkopfes 20 umfaßt einen akustischen Koppler 30, welcher zwischen einem Studiomikrofon 10 und dem Ohrkanal 21 des Kunstkopfes 20 angebracht ist Der Koppler 30 weist ein Querschnittsanpassungsstück 33 auf, dessen hohlzylindrischer Abschnitt auf das Studiomikrofon 10 aufgesteckt ist und dessen sich daran anschließender konischer bzw. kegefstumpfförmiger Abschnitt in Richtung auf den Ohrkanal 21 verläuft. Der von dem letztgenannten Abschnitt umschlossene Hohlraum 32 steht über ein Ansatzstück 31, welches in oder in der Nähe der Konusspitze des Anpassungsstücks 33 in dieses eingesetzt ist, mit dem Ohrkanal 21 in durchgängiger Verbindung. Und zwar endet das Ansatzstück 31 in einer in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichneten Querschnittsebene 22 des Ohrkanals