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Tonträger, insbesondere Tonbandkassette
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Die Erfindung betrifft einen Tonträger, insbesondere Tonbandkassette,
mit mindestens einer ersten und einer zweiten Tonspur, sowie eine Aufzeichnungsanordnung
für diesen Tonträger und eine Schaltungsanordnung für Lautsprecher oder Aktiv-Lautsprecherboxen
in Verbindung mit diesem Tonträger.
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Auf Tonträgern - Schallplatten oder Tonbandkassetten, letztere sind
hier von besonderem Interesse - mit mindestens zwei Spuren sind bei einer Stereoaufnahme
auf der einen Spur die Klanginformation für den einen Kanal und auf deren anderen
Spur die Klanginformation für den anderen Kanal aufgezeichnet.
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Die monophone oder die stereophone Wiedergabe in kleinen Räumen, wie
z.B. in einem Kraftfahrzeug, leiden darunter, dass an den Zuhörer überwiegend der
von den Lautsprechern abgegebene Direktschall gelangt, während im Konzertsaal die
Verhältnisse genau umgekehrt liegen. Dort überwiegen die am Ohr des Zuhörers eintreffenden
reflektierten Schallwellen (Nachhall) gegenüber dem Direktschall erheblich.
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Bei der Wiedergabe von Musik in kleinen Räumen fehlte also
bislang
die "räumliche Dimension" bei der Wiedergabe. Bei der bekannten stereophonen Wiedergabe
wird zwar im Vergleich zur monophonen Wiedergabe eine Information in der Breite,
aber eben nicht in der Tiefe vermittelt.
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Zwar kann man zur Erzielung eines Raumklanges in kleinen Räumen ein
monophones oder stereophones Signal zusätzlich über ein Hallgerät verzögern bzw.
verhallen und über getrennte Lautsprecher wiedergeben, jedoch sind Hallgeräte sehr
teuer, so dass der Durchschnittsverbraucher sich ein solches kaum anschaffen wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
wie der Verbraucher von Tonbändern oder Musikkassetten - der Zuhörer - auf billigere
Weise in den Genuss der räumlichen Dimension des Klanges bei der Wiedergabe in kleinen
Räumen kommen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem Tonträger, insbesondere
Tonbandkassette, mit mindestens einer ersten und einer zweiten Tonspur, dadurch
gelöst, dass auf der zweiten Tonspur das Klangsignal der ersten Tonspur oder ein
aus dem Klangsignal der ersten Tonspur gebildetes Hallsignal zur Erzeugung eines
Raumklanges bei der gleichzeitigen Wiedergabe der'Aufzeichnung auf beiden Spuren
verzögert aufgezeichnet ist.
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Da also auf dem Tonträger sowohl der Direktschall (unverzögerte Klanginformation)
als auch der Reflexionsschall (verzögerte bzw. verhallte Klanginformation) getrennt
aufgezeichnet sind und über getrennte Lautsprecheranordnungen wiedergegeben werden
können, kann unter Verzicht auf ein Hallgerät die räumliche Dimension im Klangbild
bei der Wiedergabe in kleinen Räumen erzielt werden, ohne dass
hierfür
irgendein zusätzlicher Aufwand an den vorhandenen Einrichtungen (sofern diese die
zweite Lautsprecheranordnung für den Nachhall umfassen) notwendig wäre.
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Die getrennte Speicherung der den Direktschall repräsentierenden Klanginformation
und der den Reflexionsschall repräsentierenden Klanginformation, wie sie nach der
Erfindung vorgeschlagen wird, kann einmal während der Original-Aufzeichnung erfolgen,
indem in weiterer Ausbildung der Erfindung entweder ein Aufnahmemikrophon für Direktschall
direkt mit dem Aufnahmekopf für die erste Spur und indirekt über ein Hallgerät mit
dem Aufnahmekopf für die zweite Spur verbunden ist oder ein Aufnahmemikrophon für
Direktschall direkt mit dem Aufnahmekopf für die erste Spur und ein Aufnahmemikrophon
für Reflexionsschall direkt mit dem Aufnahmekopf für die zweite Spur verbunden ist,
und ein anderes Mal in weiterer Ausbildung der Erfindung nachträglich vorgenommen
werden. Trägt nämlich bereits die erste Spur eine Klanginformation während die zweite
Spur frei ist, oder tragen beide Spuren die gleichen Klanginformationen, so kann
bei Kombimagnetköpfen das Magnetsystem für die erste Spur auf Wiedergabe und das
von diesem Magnetsystem abgenommene Signal über ein Hallgerät dem auf Aufnahme geschalteten
Magnetsystem für die zweite Spur zugeführt werden.
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Bei weniger hohen Ansprüchen kann auf das Hallgerät verzichtet werden,
wenn bei einer Bandgeschwindigkeit von 4,76 cm/sec bei für Aufnahme und Wiedergabe
getrennten Magnetköpfen der geometrische Abstand zwischen dem Aufnahme- und dem
Wiedergabekopf weniger als ca. 2 mm, vorzugsweise 1,4 mm, beträgt, so dass das vom
Wiedergabekopf für die erste Spur gewonnene Signal direkt dem Aufnahmekopf für die
zweite Spur zugeführt werden kann. Dabei ergibt
sich aufgrund des
Abstandes der Magnetköpfe automatisch eine gegenüber der ersten Spur verzögerte
Auf zeichnung auf der zweiten Spur.
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Trotz der an sich monophonen Aufzeichnung der Klanginformation auf
beiden Spuren des Tonbandes - dasselbe gilt auch für eine reine Mono-Aufnahme ohne
Nachhall oder verzögertem Signal auf einer getrennten Spur - lässt sich in weiterer
Ausbildung der Erfindung ein Stereoeffekt erzielen, wenn mindestens einer von zwei
oder mehreren in Reihe geschalteten lautsprechern oder mindestens eine von zwei
oder mehreren in Reihe geschalteten Aktiv-Lautsprecherboxen über einen oder mehrere
Serienschwingkreise unterschiedlicher Resonanzfrequenz überbrückt ist.
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Während ein Lautsprecher (Aktiv-Lautsprecherbox) aufgrund des parallel
geschalteten Serienschwingkreises bei einer bestimmten Frequenz weniger Schallwellen
erzeugt, wird und muss in gleichem Masse ein weiterer Lautsprecher (Aktiv-Lautsprecherbox)
diese Frequenz wegen der Erhaltung des ursprünglichen Frequenzganges verstärkt abstrahlen.
Auf diese Weise ergibt sich ein Stereoeffekt für den Zuhörer, der in Verbindung
mit dem Nachhall ein den Verhältnissen in einem Konzertsaal bereits recht nahekommendes
Klangbild auch und gerade in sehr kleinen Räumen vermittelt, ohne dass hierfür ein
höherer technischer Aufwand erforderlich wäre.
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Der Stereoeffekt lässt sich entweder hinsichtlich des Direktschalles
oder des Reflexionsschalles oder beider erzielen, je nachdem, welcher Aufwand hinsichtlich
der Lautsprecheranordnungen betrieben wird.
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Betreibt man einen erhöhten Aufwand, so wird man das Signal
von
der zweiten Spur in Reihe gegenphasig geschalteten Lautsprechern (Aktiv-Lautsprecherboxen)
und das Signal von der ersten Spur davon getrennten in Reihe gleichphasig geschalteten
Lautsprechern (Aktiv-Lautsprecherboxen) zuführen, wobei alle Lautsprecher (Aktiv-Lautsprecherboxen)
oder nur ein Teil über Serienschwingkreise überbrückt sind oder ist.
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Bei der Gesamtresonanzfrequenz der Serienschwingkreise fliesst der
grösste Strom durch die Serienschwingkreise, so dass auch die an den den Lautsprechern
oder Aktiv-Lautsprecherboxen parallel geschalteten Blindwiderständen abfallende
Spannung am grössten ist und die Lautsprecher mehr abstrahlen, als dies ohne parallel
geschaltete Serienschwingkreise der Fall wäre. Dieser Nachteil lässt sich aber sehr
leicht mit einem richtig dimensionierten Widerstand beheben, der in Reihe mit denmitSerienschwingkreisen
überbrückten Lautsprechern oder Aktiv-Lautsprecherboxen geschaltet ist.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen.
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In der Zeichnung stellen dar: Figuren 1 bis 3 schematisch verschiedene
Lautsprecheranordnungen, die in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden können,
Figur 4 eine erste Aufzeichnungsanordnung gemäss der Erfindung, Figur 5 eine zweite
Aufzeichnungsanordnung gemäss der Erfindung,
Figur 6 eine dritte
Aufzeichnungsanordnung gemäss der Erfindung, Figur 7 eine erste Schaltungsanordnung
für Lautsprecher, die in Verbindung mit der Erfindung verwendet wird, Figur 8 eine
zweite Schaltungsanordnung für Lautsprecher, Figur 9 eine dritte Schaltungsanordnung
für Lautsprecher und Figur 10 eine vierte Schaltungsanordnung für Lautsprecher.
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Wie in der Einleitung ausgeführt, ist bei einem Tonträger insbeSondere
bei einer Tonbandkassette, mit mindestens einer ersten und einer zweiten Tonspur
auf der zweiten Tonspur das Klangsignal der ersten Tonspur oder ein aus dem Klangsignal
der ersten Tonspur gebildetes Hallsignal zur Erzeugung eines Raumklanges bei der
gleichzeitigen Wiedergabe der Aufzeichnung auf beiden Spuren verzögert aufgezeichnet.
In den Figuren 1 bis 3 sind nun Lautsprecheranordnungen gezeigt, wie sie zum Abspielen
eines derartigen Tonträgers, insbesondere Tonbandkassette, verwendet werden können,
um in kleinen Wiedergaberäumen so gut wie möglich die Akustik eines Konzertsaales
zu vermitteln. Das rechteckige Kästchen soll den Hörraum andeuten, während mit 10
der Lautsprechereingang für zwei gleichphasig in Serie geschaltete Lautsprecher
und mit 12 der Lautsprechereingang für zwei gegenphasig in Serie geschaltete Lautsprecher
bezeichnet ist. Dabei wird den Lautsprechereingängen 10 die unverzögerte Klaginformation
(Direktsignal) zugeführt, während den Lautsprechereingängen 12 die gegenüber der
Klanginformation an 10 verzögerte Klanginformation (Hallsignal) zugeführt wird.
Nach Figur 1 wird der Reflexionsschall
(Hallsignal) direkt abgestrahlt,
während nach Figur 2 der Reflexionsschall indirekt über die Ecken und nach Figur
3 indirekt über die Decke abgestrahlt wird.
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Mit Hilfe der dargestellten Lautsprecheranordnungen lässt sich in
Verbindung mit dem erfindungsgemässen Tonträger, insbesondere Tonbandkassette, auch
in kleinen Räumen dem Zuhörer ein Tiefeneindruck verschaffen, so dass er akustisch
einen wesentlich gtösseren Raum wahrnimmt.
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In Figur 4 ist eine Aufzeichnungsanordnung für einen Tonträger, insbesondere
Tonbandkassette, gemäss der Erfindung gezeigt. Dabei ist mit 14 ein Tonbandgerät,
mit 16 ein Hallgerät und mit 10 ein Aufnahmemikrophon für den direkten Schall bezeichnet.
Danach wird einmal das vom Aufnahmemikrophon 18 abgegebene Direktsignal dem rechten
Kanal des Tonbandgerätes zur unverzögerten Aufzeichnung der Klanginformation auf
der ersten Spur und zum anderen unter Zwischenschaltung des Hallgerätes 16 dem linken
Kanal des Tonbandgerätes zur verzögerten Aufzeichnung der Klang in formation auf
der zweiten Spur des Tonbandes zugeführt.
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Anstatt das Direktsignal über das Hallgerät 16 zu verzögern, kann
auch bei "akustisch schönen" Räumen ein weiteres Aufnahmemikrophon 18' für den Reflexionsschall
vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal unmittelbar, d.h. ohne Zwischenschaltung
eines Hallgerätes, dem linken Kanal des Tonbandgerätes 14 zugeführt wird.
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Es ist aber auch möglich, bei einem normal in Mono bespielten Tonband
nachträglich eine Verzögerung der Klang information auf der einen Spur und Aufzeichnung
auf der anderen Spur zu erhalten, wenn bei einem Tonbandgerät mit einem Kombimagnetkopf
das Magnetsystem für die erste Spur
auf Wiedergabe geschaltet und
das von diesem Magnetsystem abgenommene Signal über ein Hallgerät dem auf Aufnahme
geschalteten Magnetsystem für die zweite Spur zugeführt wird; Sind jedoch die Magnetköpfe
für Aufnahme und Wiedergabe voneinander getrennt - beträgt beispielsweise der Spalt
zwischen dem Wiedergabekopf für die erste Spur und dem Aufnahmekopf für die zweite
Spur bei einer Compactkassette für eine Bandgeschwindigkeit von 4,76 cm/sec 1,4
mm, wie dies bei modernen Kassettengeräten der Fall ist -, so ergibt sich ein Laufzeitunterschied
von 0,03 sec. Dieser Laufzeitunterschied kann, wie es aus Figur 6 hervorgeht, zur
nachträglichen Erzeugung und Aufzeichnung des Hallsignales verwendet werden. Eine
auf der anderen Spur eventuell bestehende Aufzeichnung kann entweder durch einen
Löschkopf gelösc#ht oder durch die Neuaufzeichnung unterdrückt (vermindert) werden.
Wie aus Figur 6 hervorgeht, wird bei einer Compactkassette 20 das auf einer Spur
aufgezeichnete Monosignal über einen Wiedergabekopf 22 gewonnen, der vom Aufnahmekopf
24 für die andere Spur um einen Abstand d von ca.
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1,4 mm entfernt ist. Das über den Wiedergabekopf 22 gewonnene Monosignal
wird dabei über einen Wiedergabeverstärker 26 und gegebenenfalls ein Hallgerät 16
über einen Aufsprechverstärker 28, der dem anderen Kanal zugeordnet ist, dem Aufnahmekopf
für die andere Spur zugeleitet. Eine auf der anderen Spur eventuell bestehende Aufzeichnung
wird dabei gelöscht oder unterdrückt. Das Hallgerät 16 kann mit einer Verzögerung
von 0 bis 20 msec arbeiten, so dass sich insgesamt eine Verzögerung von 30 bis 50
msec erreichen lässt.
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Dabei sind 30 msec als Laufzeitunterschied aufgrund des Abstandes
zwischen Aufndhmekopf und Wiedergabekopf bedingt.
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Nachfolgend werden nun anhand der Figuren 7 bis 10 Schaltungsanordnungen
für Lautsprecher zur Erzielung eines Stereoeffektes beschrieben, obwohl ihnen nur
ein Monosignal
zugeführt wird. Derartige Schaltungsanordnungen
lassen sich in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit dem erfindungsgemässen
Tonträger, insbesondere Tonbandkassette, verwenden.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Figur 7 sind zwei gleichphasig in
Reihe geschaltete Lautsprecher L1, L2, wie gezeigt, jeweils über Reihenschwingkreise
RSK1 bis RSK4 überbrückt. Diese vier Reihenschwingkreise sind auf unterschiedliche
Resonanzfrequenzen innerhalb eines für die Ortung einer Schallquelle massgebenden
Frequenzbereiches von 400 bis 10 KHz ausgelegt. Beispielsweise hat der Reihenschwingkreis
RSK1 eine Resonanzfrequenz von 600 Hz, der Reihenschwingkreis RSK2 eine Resonanzfrequenz
von 2.400 Hz, der Reihenschwingkreis RSK3 eine Resonanzfrequenz von 1.200 Hz und
der Reihenschwingkreis RSK4 eine Resonanzfrequenz von 4.800 Hz. Gerät nun ein Reihenschwingkreis,
beispielsweise RSK1, in Resonanz, so bildet er einen Parallelwiderstand zum Lautsprecher
L1, wodurch der Lautsprecher L1 die Frequenz von 600 Hz in einem geringeren Masse
als der Lautsprecher L2 abstrahlt, der diese Freqzenz dann in diesem Masse verstärkt
abstrahlt. Ein Hörer ortet dann Frequenzen um 600 Hz stärker aus der Richtung des
Lautsprechers L2 als aus der Richtung des Lautsprechers L1. Auf diese Weise wird
ein Stereoeffekt trotz Verwendung eines Monosignales erzielt.
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Der Stereoeffekt wird noch dadurch vergrössert, dass die Reihenschwingkreise
phasenverschiebend wirken, so dass die Lautsprecher L1 und L2 die Frequenzbereiche
mit unterschiedlicher Phasenlage abstrahlen.
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Die Reihenschwingkreise RSK2 bis RSK4 für die anderen Resonanzfrequenzen
wirken natürlich in gleicher Weise.
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In Figur 7 ist die Schaltungsanordnung für die Wiedergabe eines einkanaligen
Direktsignales (also der unverzögerten Klanginformation) gezeigt. Soll auch das
Hallsignal (verzögerte Klanginformation) in stereoähnlicher Weise wiedergegeben
werden, so wird - wie es in Figur 8 gezeigt ist, in der mit 30 der Eingang für das
Direktsignal und mit 32 der Eingang für das Hallsignal bezeichnet ist - im Gegensatz
zur Wiedergabe des Direktsignales für das Hallsignal eine gegenphasige Anordnung
der in Reihe geschalteten Lautsprecher bevorzugt.
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Eine weitere Optimierung - um möglichst nahe an die Akustik eines
Konzertsaales auch in kleinen Wiedergaberäumen heranzukommen - kann mit einer Anordnung,
wie sie in Figur 9 gezeigt ist, erzielt werden. Danach wird das Hallsignal über
ein Eingang 32 zwei zueinander parallel geschalteten Gruppen von jeweils gegenphasig
in Reihe liegenden, jeweils über Serienschwingkreise überbrückten Lautsprechern
zugeführt. Die Lautsprecher sind dabei jeweils gegen die Ecken des Raumes gerichtet.
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Messungen an Schaltungsanordnungen, wie sie in den Figuren 7, 8 und
9 gezeigt sind, haben ergeben, dass bei der Gesamtresonanzfrequenz beider Serienschwingkreise
- diese Gesamtresonanzfrequenz liegt immer zwischen den Resonanzfrequenzen der einzelnen
Serienschwingkreise - zwar die grösste Verstärkerbelastung auftritt, wo der Stromfluss
am grössten ist, die Lautsprecher jedoch keineswegs kurz geschlossen sind. Im Falle
der Gesamtresonanzfrequenz kann nämlich dem einen Lautsprecher der kapazitive Blindwiderstand
und dem anderen Lautsprecher der induktive Blindwiderstand eines im Ersatzschaltbild
die einzelnen Serienschwingkreise ersetzenden einzigen Serienschwingkreises zugeordnet
werden, durch den im Resonanzfall der grösste Strom fliesst, so dass an den Blindwiderständen
und
damit auch an den Lautsprechern die grösste Spannung abfällt. Es ergibt sich sogar
eine höhere Spannung an beiden Lautsprechern und damit eine stärkere Abstrahlung
bei der Gesamtresonanzfrequenz, als dies ohne parallel geschaltete Serienschwingkreise
der Fall wäre. Eine dadurch bedingte Uberbelastung der Verstärkerendstufe bei der
Gesamtresonanzfrequenz kann aber in sehr einfacher Weise ohne weiteres durch einen
richtig dimensionierten Widerstand verhindert werden, der in Serie mit den mit Serienschwingkreisen
überbrückten Lautsprechern geschaltet wird, wie dies in Figur 10 dargestellt ist.
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Ferner können in den einzelnen Serienschwingkreisen (beispielsweise
in Figur 7 RSK1 bis RSK4) Widerstände vorgesehen werden, die - gegebenenfalls mit
dem oben erwähnten Vorwiderstand - derart abgestimmt sind, dass im Resonanzfall
eines Serienschwingkreises, in dem ein Lautsprecher die Frequenz vermindert und
der andere Lautsprecher diese Frequenz vermehrt abstrahlt, der ursprüngliche Frequenzgang
beibehalten wird.
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Anstelle der in den Figuren gezeigten Lautsprecher können auch Aktiv-Lautsprecherboxen
treten, die einen Verstärker enthalten, wobei zur Anpassung noch zusätzlich jeweils
die Eingänge der Aktiv-Lautsprecherboxen überbrückende Widerstände vorgesehen werden.
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Zum Schluss seien noch die Besonderheiten der Erfindung zusammengefasst:
(1) Mit der Erfindung lässt sich ein Klangbild erreichen, das dem akustischen Geschehen
in einemKonzertsaal verblüffend nahekommt.
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(2) Mit der Erfindung kann eine bessere Schallverteilung und eine
weitgehende Ausschaltung der oft ungünstigen Akustik im Wohnzimmer (Abhörraum) durch
mehrere Lautsprecher erzielt werden.
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(3) Kompromissbehaftetes Stereohören über Lautsprecherboxen sowie
engbegrenzte optimale Stereohörzone" werden bedeutungslos.
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(4) Im Vergleich zur Pseudo-Quadrophonie (Quadrosound, quasi Quadrophonie)
tritt ein gegenüber den richtungsbestimmenden Boxen für den Direktschall zeitverzögertes
Signal aus zusätzlichen im Raum aufgestellten Boxen aus, so dass aufgrund der Ortung
der ersten Wellenfront (Haas-Effekt) die Richtung der Schallquelle erhalten bleibt.
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(5) Mit der Erfindung kann jede Mono-Aufnahme in der akustischen Wiedergabe
erheblich bereichert werden.
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(6) Der Hallanteil kann mit einem Balance-Steller (Stereoverstärker)
individuell eingestellt werden.
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(7) Mit der erfindungsgemässen Lautsprecheranordnung kann eine stereoähnliche
Wiedergabe einer monophonen Klanginformation, wie sie beispielsweise von einkanaligen
Rundfunk- und Fernsehgeräten erhalten wird, erzielt werden.
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Bei den in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten
Lautsprechern kann es sich um einzelne Breitbandlautsprecher oder aber um Lautsprechergruppen
handeln, die beispielsweise aus einem Hochton-, Tiefton- und Mitteltonlautsprecher
oder aus mehreren Breitbandlautsprechern zusamb mengesetzt sind.