DE3102965C2 - "Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale" - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur raumgetreuen Wiedergabe von stereophonen Signalen, welche mittels Kunstkopf aufgenommen wurden, sind in der Regel Kopfhörer erforderlich, damit die durch die Richtcharakteristik des Kunstkopfs hervorgerufene Frequenzcharakteristik des aufgenommenen Signals unverändert in die Ohrkanäle des Hörers übertragen wird. Um Kunstkopf-Signale für eine Lautsprecherwiedergabe kompatibel zu machen, z. B. bei der Rundfunkübertragung, ist es bekannt (NTG-Fachberichte 56, Hörrundfunk 4, Seite 184 bis 191), eine senderseitige, elektrische Entzerrung der Kunstkopfsignale durchzuführen. Der Frequenzgang des dabei benutzten elektrischen Filters ist invers bezüglich des Freifeldübertragungsmaßes des Kunstkopfs für frontalen Schalleinfall von 0°. Diese aus Kompatibilitätsgründen erfolgende Entzerrung der Kunstkopf-Signale braucht bei der Kopfhörerwiedergabe nicht zusätzlich kompensiert zu werden, da die heute verwendeten, standardisierten Kopfhörer — aus anderen Gründen — bereits freifeldentzerrt sind. Diese bekannte senderseitige Entzerrung der Kunstkopf-Signale führt jedoch zu Klangverfälschungen bei der Lautsprecherwiedergabe, da die Schalldrücke der von 0° abweichenden Schalleinfallsrichtungen insbesondere im Bereich zwischen 3 kHz und 10 kHz Frequenzgänge besitzen, welche zum Teil erheblich von dem Frequenzgang des Schalldrucks für die Schalleinfallsrichtung von 0° abweichen (z. B. »Acustica« N r. 26,1972, Seite 219).

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei der Lautsprecherwiedergabe mit entzerrten Kunstkopf-Signalen eine weitgehende Klangtreue erzielbar ist.

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

Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt einen Frequenzgang, welcher im Gegensatz zu dem eingangs erläuterten Stand der Technik nicht den Frequenzverlauf des Schalldrucks einer einzigen Schalleinfallsrichtung, nämlich für 0° frontalen Schalleinfall, sondern den Frequenzverlauf der aufsummierten Schalldrücke sämilicher Schalleinfallsrichtungen gegenläufig kompensiert. Das daraus resultierende entzerrte Kunstkopf-Signal besitzt angenähert den gleichen Frequenzverlauf wie das von einem stereophonen Studiomikrophon erzeugte, im Diffusfeld aufgenommene Mikrophonsignal. Die Lautsprecherwiedergabe des erfindungsgemäß entzerrten Kunstkopf-Signals unterscheidet sich somit in ihrer

ίο Klangfarbe nicht oder nicht wesentlich von der Lautsprecherwiedergabe entsprechender intensitätsstereophoner Signale. Für die Wiedergabe der erfindungsgemäß entzerrten Kunstkopf-Signale mittels standardisierter, freifeldentzerrter Kopfhörer braucht die Differenz zwischen Freifeldentzerrung durch Kopfhörer und Diffusfeldentzerrer des Kunstkopfs nicht unbedingt ausgeglichen zu werden, obwohl ein solcher Ausgleich ohne größeren Aufwand möglich ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 Frequenzgänge für das relative Diffusfeldübertragungsmaß von freifeldentzerrten und verschieden stark diffusfeldcntzerrten Kunstkopf-Signalen, wobei als Bezugsgröße das Diffusfeldübertragungsmaß eines Studiomikrophons dient,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Kunstkopfes mit akustischem Koppler zur Diffuafeldentzerrung des Kunstkopf-Signals gemäß der gestrichelten Kurve nach Fig. 1,

F i g. 3 ein elektrisches Schaltbild eines elektrischen Filters zur zusätzlichen Diffusfeldentzerrung des mit dem akustischen Koppler nach F i g. 2 diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signals, und

F i g. 4 den Frequenzgang des zur zusätzlichen Diffusfeldentzerrung des Kunstkopf-Signals gemäß der durchgezogenen Kurve nach F i g. 1 verwendeten elektrischen Filters.

In Fig. 1 ist der Frequenzverlauf des relativen Diffusfcldübertragungsmaßes verschiedener Kunstkopf-Signale dargestellt, wobei als Bezug das mit strichpunktierter Linie eingezeichnete Diffusfeldübertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Studiomikrophons dient. Die gepunktete Kurve gilt für ein freifeldentzerrtes (für Schalleinfallsrichtung »vorne«) Kunstkopf-Signal, die gestrichelte Kurve gilt für ein mittels eines akustischen Kopplers gemäß Fig.2 diffusfeldvorentzerrtes Kunstkopf-Signal und die ausgezogene Kurve für ein mittels des Kopplers nach F i g. 2 und eines elektrischen Filters nach F i g. 3 diffusfeldentzerrtes Kunstkopf-Signal. Wie man aus einem Vergleich der gepunkteten Kurve und der durchgezogenen Kurve erkennt, ist die Abweichung im Übertragungsmaß bei einem diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signal (ausgezogene Kurve) von der strichpunktierten Bezugskurve praktisch über den gesamten, interessierenden Hörfrequenzbereich gering, wohingegen bei einem freifeldentzerrten Kunstkopf-Signal (gepunktete Kurve) eine starke Abweichung in positiver Richtung bei hohen Frequenzen im Bereich 8 bis 10 kHz auftritt. Infolge der guten Annäherung des diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signals an das Studiomikrophonsignal ist bei der Lautsprecherwiedergabe derartiger diffusfeldentzerrter Kunstkopf-Signale praktisch die gleiche Klangtreue erzielbar wie bei der Wiedergabe von Signalen, die mittels eines freistehenden Studiomikrophons aufgenommen wurden.

Der in Fig. 2 dargestellte akustische Koppler 30 dient zur Diffusfeldentzerrung der Kunstkopf-Signale

gemäß der gestrichelten Kurve in F i g. 1 und ist zwischen einem Studiomikrofon 10 und dem Ohrkanal 21 des Kunstkopfes 20 angebracht. Ein derartiger Koppler ist in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 31 01 264 beschrieben und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der Koppler 30 weist ein Querschnittsanpassungsstück 33 auf, dessen hohlzylindrischer Abschnitt auf das Studiomikrofon 10 aufgesteckt ist und dessen sich daran anschließender konischer bzw. kegelstumpfförmiger 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 isi, mit dem Ohrkanal 21 in durchgängiger Verbindung. Und zwar endet das Ansatzstück 31 in einer in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichneten Querschnittsebene 22 des Ohrkanals 21, welche 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 Abstimmungsstück 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 Übergang von dem kegelstumpfförmigen zum hohlzylindrischen Abschnitt aufgelegt, und zwar unter Einhaltung eines definierten Abstandes zu Her Membran U 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 werden. 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.

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 Dämpfungsmaterials 38a und dem halsförmigen Mündungsstück 37a.

Das in F i g. 3 dargestellte elektrische Filter dient zur Diffusfeldentzerrung der Kunstkopf-Signale and ergibt zusammen mit dem akustischen Koppler gemäß Fi g. 2 die durchgezogene Kurve in Fig. 1. Das Filter besteht aus der Kettenschaltung eines Bandpasses 10 und zweier Bandsperren 20, 30, wobei die Schaltungsbestandteile 10, 20 und 30 durch senkrechte gestrichelte Linien voneinander getrennt sind. Der Bandpaß 10 und die Bandsperren 20, 30 sind in Form von Brücken-T-Gliedern ausgebildet. Der Querzweig des Bandpasses 10 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer Induktivität L_u einer Kapazität G und einem ohmschen Widerstand Ru ferner einen Serienwiderstand R2. Der Brückenzweig des Bandpasses 10 umfaßt einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität L₃, einer Kapazität C₃ und einem ohmschen Widerstand R₃, ferner einen Parallelwiderstand Ra- Der Lä"gszweig des Bandpasses 10 umfaßt zwei ohmsche Widerstände R. Dies gilt in gleicher Weise auch für die Längszweige der beiden Bandsperren 20 und 30.

Bei der ersten Bandsperre 20 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität Ls, einer Kapazität Cs und einem ohmschen Widerstand Rs. Der Brückenzweig der Bandsperre 20 umfaßt einen Paraüelschwingkreis mit einer Induktivität Lt, einer Kapazität Q und einem ohmschen Widerstand Rt.

Bei der zweiten Bandsperre 30 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität Lt, einer Kapazität Ci und einem ohmschen Widerstand /?7. Der Brückenzweig der Bandsperre 30 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer Induktivität Lg, einer Kapazität Cs und einem ohmschen Widerstand R^.

Dem Eingang 11 des Filters gemäß Fig.3 ist zur Impedanzanpassung ein ohmscher Widerstand R9 vorgeschaltet.

Die Wirkungsweise des Filters nach F i g. 3 ist am besten aus dem Frequenzgang gemäß F i g. 4 ersichtlich. Wie man erkennt, besitzt der dargestellte Frequenzgang bei etwa 1200 Hz ein erstes Minimum, auf welches bei etwa 4000 Hz ein erstes Maximum folgt. Hieran schließt sich bei etwa 7000 Hz ein zweites Minimum an, worauf das Übertragungsmaß wieder ansteigt. Die Wahl der Maxima und Minima des Frequenzgangs gemäß Fig.4 ist durch den in F i g. 1 mit gestrichelter Linie gezeichneten Verlauf des relativen Diffusfeldübertragungsmaßes für ein mittels des Kopplers nach Fig. 2 diffusfeldvorentzerrtes Kunstkopf-Signal bestimmt. Hier erkennt man, daß die gestrichelt eingezeichnete Kurve ein erstes Abweichungsmaximum in positiver Richtung bei etwa 1200 Hz besitzt, woran sich ein erstes Minimum in negativer Richtung bei etwa 4000 Hz anschließt. Diese Abweichungen von der Bezugskurve werden durch den Frequenzgang gemäß Fig. 4 gegenläufig kompensieri, womit sich die in Fig. 1 mit durchgezogener Linie gezeichnete Kurve ergibt. Und zwar bewirkt der Bandpaß 100 die Anhebung des Frequenzgangs bei 4 kHz, während die Bandsperren 200, 300 die Absenkungen bei 1,2 kHz bzw. bei 7 kHz bewirken.

Die Diffusfeldentzerrungswirkungen des akustischen Kopplers gemäß Fig.2 und des elektrischen Filters gemäß Fig. 3 können auch für sich allein oder zusammen durch entsprechend gebaute Kunstkopf-Mikrophone erreicht werden, bei denen jeweils der Frequenzgang invers bezüglich des Frequenzverlaufs der Differenz zwischen dem Diffusfeldübertragungsmaß des Kunstkopf-Signals und dem im wesentlichen glatten Übertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Mikrophons ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale, welche zur Wiedergabe mittels einer stereophonen Lautsprecheranordnung geeignet sind, mit einem Kunstkopf, dessen Ohrkanäle mit jeweils einem Mikrofon in Verbindung stehen, und ggf. mit einem dem Kunstkopf nachgeschalteten elektrischen Filter ,aim Entzerren des Frequenzgangs der Kunstkopfsignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgang des Kunstkopfes diffusfeldentzerrt ist, derart, daß der Frequenzgang der Gesamtanordnung, bestehend aus dem Mikrofon, dem ggf. vorgesehenen elektrischen Filter und einem jeweils einen zugeordneten Kunstkopfmikrofon vorgeschalteten akustischen Koppler, im wesentlichen invers bezüglich des Frequenzverlaufs der Differenz zwischen dem Diffusfe/dübertragungsmafl des nicht-diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signals und dem im wesentlichen glatten Übertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Mikrofons ist.