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Schaltungsanordnung für ein elektroakustisches Un-
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terhaltungsgerät
Beschreibung Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung für ein elektroakustisches Unterhaltungsgerät mit mindestens
einer Signalquelle und mit einer Mehrzahl von (1) Endverstärkern, die eine entsprechende
Anzahl (1) von Lautsprechern ansteuern.
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Bekannte mehrkanalig arbeitende elektroakustische Unterhaltungsgeräte
haben allgemein die Zielsetzung, die Wiedergabe einer akustischen Information, beispielsweise
eines Muslkstockes, so naturalistisch, verzerrungsfrei und vorlagegetreu wie möglich
zu gestalten. Im allgemeinen ist für jeden Xanal eine eigene, echte Signalquelle
vorgesehen, die dauernd einem bestimmten, in einer vorgegebenen räumlichen Position
angeordneten Lautsprecher zugeteilt ist. Variationen des Klangbildes im Raum entsprechen
so ausschließlich den entsprechenden Klangbildvariationen bei der Aufnahme der akustischen
Information. Dies gilt sowohl für die Stereophonie als auch die echte Quadrophonie.
Bei der sogenannten unechten Quadrophonie wird die Zahl der originär zur Verfügung
stehenden Signalquellen durch technische Mittel erhöht, so daß die Zahl der Ausgangskanäle
die Zahl der originalen Signalquellen übersteigt. Auch hier ist jedoch die naturgetreue
Wiedergabe der akustischen Information angestrebtes Ziel.
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Darüber hinaus sind elektronische optoakustische Unterhaltungsgeräte,
sogenannte "Lichtorgeln" bekannt, bei denen im Takt der akustischen Information,
beispielsweise eines Musikstückes, Lichter oder Scheinwerfer geschaltet werden.
Dabei können bestimmte Frequenzen im Gesamtsignal bestimmten Lampen zugeordnet werden,
so daß die Variabilität und Vielfalt der optischen Reize erhöht wird.
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Aufgabe der vorLiegenden Erfindung ist es, eine Schaltungs-
anordnung
für ein elektroakustisches Unterhaltungsgerät anzugeben, mit der sich unter Abwendung
vom bisher verfolgten Prinzip einer naturalistischen Wiedergabe eine möglichst große
Vielzahl von akustischen Klangeffekten erreichen läßt.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß gelöst durch a) eine Frequenzweiche, welche das Gesamtsignal
der Signalquelle in eine Mehrzahl (k) von Signalanteilen unterteilt, die jeweils
in einem Frequenzband liegen; b) ein Schaltungsnetzwerk, durch welches jeder Ausgang
der Frequenzweiche mit dem Eingang von jedem Endverstärker verbunden werden kann;
c) mindestens einen programmierbaren Verteiler, über den die verschiedenen vom Schaltungsnetzwerk
herstellbaren Verbindungswege wahlweise einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
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Erfindungsgemäß wird also das Gesamtsignal der Signalquelle in mehrere
Frequenzbänder aufgeteilt, die nun aber nicht Stationärlautsprechern an festen Positionen
zugeordnet werden, sondern die wahlweise auf verschieden im Raum angeordnete Lautsprecher
gegeben, nach Belieben voneinander getrennt und wieder zusammengeführt werden können.
Auf diese Weise lassen sich unter anderem wandernde Klangbilder erreichen, die beispielsweise
kreisen oder eine lineare Bewegung durchführen, sich öffnen, schließen und dergleichen.
Bei der Gestaltung der möglichen Klangeffekte ist eine solche Vielfalt gegeben,
daß die Bedienung des elektroakustischen Gerätes in gewisser Weise der Bedienung
eines Musikinstrumentes vergleichbar ist. Die Gestaltung eines Musikstückes mit
diesem Gerät kann einer künstlerischen Leistung gleichkommen.
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Das Schaltungsnetzwerk kann eine Vielzahl digital angesteuerter Schalttransistoren
umfassen. In diesen Falle wird also der Verbindungsweg von einem bestimmten Ausgang
der Frequenzweiche zu einem bestimmten Endverst.»rker immer entweder ganz freigegeben
oder gesperrt. Größere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn das Schaltungsnetzwerk
eine Vielzahl analog ansteuerbarer Regeltransistoren umfaßt. Dann lassen sich auch
kontinuierliche Ubergänge durch langsames Aufsteuern bzw. Zusteuern der entsprechenden
Regel transistoren erhalten.
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Bei der Frequenzweiche kann es sich um einen parametrischen Equalizer
handeln, mit dem sich, dem jeweiligen Musikstück angepaßt, die zur Erzielung akustischer
Effekte optimalen Frequenzbänder am besten herausfiltern lassen. Häufig wird angestrebt
werden, die Frequenzbänder so zu wählen, daß sie den charakteristischen Frequenzen
einzelner Instrumente oder Instrumentengruppen entsprechen. Auf diese Weise entsteht
bei der Wiedergabe der akustische Eindruck wandernder In-Instrumente Vorteilhafterweise
umfaßt jeder Verbindungsweg zwischen einem Ausgang der Frequenzweiche und einem
Endverstärker eine Serienschaltung aus einem Schalttransistor und einem Additionswiderstand.
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Im einfachsten Fall wird der proqrammierbare Verteiler von Hand betätigt.
Beispielswe i.Sf' durch Schalter oder durch Stöpseln wird während des Laufens der
akustischen Information, also beispielsweise eines Musikstückes, die Zuordnung der
Ausgänge der Frequenzweichen zu den verschiedenen Endverstärkern, also zu den an
unterschiedlichen räumlichen Stellen angeordneten Lautsprechern, verändert.
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Eine noch größere Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten läßt sich
dann erreichen, wenn der programmierbare Verteiler einen
Takteingang
aufweist, der mit einer Steuerelektronik verbunden ist, die beim Anliegen eines
Taktsignals den Schaltzustand ihrer (k x 1) Ausgänge nach einem vorgegebenen Programm
ändert. Das Programm kann von der Bedienungsperson für jedes Musikstück gesondert
bestimmt und festgelegt werden, so daß, abgestimmt auf dieses Musikstück, besondere
klangliche Eindrücke entstehen.
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In der Steuerelektronik kann ein Zufallsgenerator enthalten sein,
so daß nicht vorhersehbar ist, in welcher Weise beim Auftreten des nächsten Taktsignales
der Schaltungszustand der (k x 1) Ausgänge des programmierbaren Verteilers verändert
wird.
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Die Steuerelektronik kann auch ein Schiebereaister umfassen.
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Dann wird bei jedem neuen Taktimpuls ein nachfolgender Ausgang des
Schieberegisters angesteuert.
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Viel größer ist die Variabilität der akustischen Effekte dann, wenn
die Steuerelektronik ein frei programsmierbarer Kleincomputer ist. Die Aufeinanderfolge
der angesteuerten (k x 1) Ausgänge des programmierbaren Verteilers ist dann völlig
frei wählbar, wobei insbesondere auch mehrere Ausgänge gleichzeitig besetzt werden
können.
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Wenn zwischen den Takteingang und die Steuerelektronik des programmierbaren
Verteilers ein veranderbarer Teilkreis geschaltet ist, kann bewirkt werden, daß
nicht bei jedem, sondern beispielsweise nur bei jedem zweiten oder dritten Taktimpuls
eine Veränderung des akustischen Klangbildes erfolgt.
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Besonders eindrucksvoll ist das akustische Ergebnis, wenn der Takteingang
des programmierbaren Verteilers wahlweise mit einem der Ausgänge der Freauenzweiche
verbindbar ist.
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Auf diese Weise schaltet sich der programmierbare Verteiler selbst
im Takt der Musik bzw. einer auswählbaren Stimme innerhalb des Gesamtsignales nach
den vorgegebenen Programm fort. Die Ausgänge der Frequenzweiche können auch über
eine Mischstufe mit dem Takteingang des prograrninierbaren Verteilers verbunden
sein, welche wahlweise die Ausangssignale von mehreren Ausgängen mischt und auf
den Takteingang gibt.
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Schließlich ist es auch möglich, daß der Takteingang des programmierbaren
Verteilers über ein kontinuierlich verstimmbares Band-Pass-Filter mit der Signalouelle
verbunden ist. In allen Fällen liegt zwischen dem Takteingang und der Steuerelektronik
des programmierbaren Verteilers ein Amplitudendiskriminator, der dann, wenn der
anlieqende Signalanteil eine bestimmte Amplitude übersteigt, ein als Taktsignal
verwendetes Ausgangssignal abgibt.
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Um die Festlegung der verschiedenen, für ein bestimmtes Musikstück
optimalen Parameter (z.B. Einstellung der Freauenzweiche) leichter durchführen zu
können und die Erstelluna des Programms für den Verteiler zu erleichtern, ist zweckmäßigerweise
ein Monitor vorgesehen, der wahlweise mit einem der Ausgänge der Frequenzweiche
oder dem Ausgang der Signalquelle verbindbar ist.
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Zwecknäßigerweise ist ein Aufzeichnungsaerät vorgesehen, mit welchem
das zu einem bestimmten akustischen Signal- gehörende Programm speicherbar ist.
Der programirierbare Verteiler kann dann durch das Aufzeichnungsgerät ansteuerbar
sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch das Blockschaltbild
einer Ausführungsform der Erfindung, die auf einem konventionellen Stereogerät aufbaut.
Sich wiederholende Schaltungsteile sind der Obersichtlichkeit halber weggelassen.
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Das dargestellte elektroakustische Unterhaltungsgerät umfaßt zwei
Signalquellen 1 und 2, bei denen es sich beispielsweise um den rechten und linken
Kanal eines Stereogeräts (Radiogeräts, Plattenspieler, Tonbandgerät etc.) handeln
kann. Die der linken Signalquelle 1 nachgeordnete Schaltung ist im wesentlichen
identisch mit der der rechten Signalquelle 2 nachgeordneten Schaltung; letztere
wird deshalb nicht eigens beschrieben und ist auch in der Zeichnung nur mit einigen
Komponenten angedeutet.
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Das Ausgangssignal der Signalquelle 1 wird dem Eingang einer Frequenzweiche
3, vorzugsweise einem parametrischen Equalizer, zugeführt, die eine Mehrzahl von
k Ausgängen A aufweist. Jeder Ausgang A der Frequenzweiche 3 fahrt den Teil des
Eingangssignals, der in einem bestimmten Frequenzband liegt. Wie ersichtlich, beträgt
die Zahl k im dargestellten Ausführungsbeispiel 4, ist jedoch grundsätzlich beliebig
zu wählen.
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Jeder Ausgang A der Frequenzweiche 3 ist in noch zu beschreibender
Weise wahlweise mit einem von 1 Lautsprecher-Endverstärkern 5 bis 12 verbunden.
Die Zahl 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel 8. Die den 1 Endverstärkern
5 bis 12 entsprechenden Lautsprecher sind in-einer bestimmten Weise geometrisch
im Raum verteilt, je nach den akustischen Verhältnissen und dem angestrebten Effekt.
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Um die k x 1 möglichen Verbindungen zwischen den k Aus-
gängen
A der Frequenzweiche 3 und den 1 Endverstärkern 5 bis 12 zu steuern, befindet sich
in den entsprechenden k x 1 Verbindungswegen jeweils eine Serienschaltung aus einem
Schalttransistor T1 bis T16 und einem Additionswiderstand R1 bis R16. Der Ubersichtlichkeit
halber sind in der Zeichnung nur die Schaltungsmittel dargestellt, welche die Ausgänge
Al und A4 der Frequenzweiche 3 mit den verschiedenen Endverstärkern 5 bis 12 verbinden.
Die nicht dargestellten Schaltungszweige, welche die Ausgänge A2 und A3 der Frequenzweiche
3 mit den Endverstärkern 5 bis 12 verbinden, sind identisch aufgebaut, enthalten
also ebenfalls eine Serienschaltung aus einem Schalttransistor T und einem Additionswiderstand
R.
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Die Transistoren T werden als reine Schalttransistoren betrieben.
D.h., sie leiten und führen den entsprechenden Endverstärkern 5 bis 12 das dem entsprechenden
Ausgang A der Frequenzweiche 3 entsprechende Signal zu, wenn an ihrer Basis ein
Steuersignal liegt.
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Die k x 1 Basiselektroden der k x 1 Schalttransistoren T sind mit
den k x 1 Ausgängen eines programmierbaren Verteilers 13 verbunden.
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Bei diesem handelt es sich im einfachsten Falle um ein handbetätigtes
Gerät, mit dem wahlweise auf jede Basis eine den zugehörigen Transistor T durchsteuernde
Spannung gegeben werden kann. Die Einstellung kann dabei durch Schalter, variable
Steckverbindungen oder dergl. erfolgen.
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Eine bestimmte Einstellung des Verteilers 13 entspricht einer bestimmten
Zuordnung der Signalanteile A des Gesamtsignals der Signalquelle 1 zu bestimmten
Lautsprechern.
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Die Zuordnung kann während des Betriebs des Gerätes verändert werden.
Auf diese Weise wird - wegen der unterschiedlichen geometrischen Positionierung
der Lautsprecher
- der Eindruck eines räumlich wandernden Klangbildes
erzielt. Da häufig bestimmten Musikinstrumenten bevorzugte Frequenzbereiche zugeordnet
sind, kann annähernd der Effekt sich raumlich bewegender Musikinstrumente erreicht
werden.
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Vorzugsweise wird der Verteiler 13 nicht von Hand, sondern nach einem
vorgegebenen, veränderbaren Programm im Takte der Musik selbst betrieben. Hierzu
besitzt der Verteiler 13 einen Takteingang TE, der über einen Wahlschalter mit einem
der Ausgänge A der Frequenzweiche 3 verbunden ist.
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Das entsprechende Ausgangssignal der Frequenzweiche 3 wird innerhalb
des programmierbaren Verteilers 13 zunächst auf einen Amplitudendiskriminator gegeben,
der immer dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugeführte Signal einen bestimmten
Schwellwert übersteigt. Dieses, im Grundtakt des Signalanteils am entsprechenden
Ausgang A der Frequenzweiche 3 auftretende Ausgangssignal des Amplitudendiskriminators
wird auf eine Steuerelektronik gegeben, deren k x 1 Ausgänge den Ausgängen des programmierbaren
Verteilers 13 entsprechen und bei jedem Taktimpuls in ihrem Schaltzustand verändert
werden. Entsprechend werden nach jedem Taktimpuls die Schaltzustände der Transistoren
T verändert und andere Endverstärker 5 bis 12 von anderen Signalanteilen A beaufschlagt.
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Zwischen den Ausgang des Amplitudendiskriminators und die Steuerelektronik
kann ein variabler Teilkreis eingefügt werden. Dieser bewirkt, daß der Schaltzustand
der Ausgänge des programmierbaren Verteilers 13 nicht bei jedem Ausgangssignal des
Amplitudendiskriminators, sondern nur bei jedem zweiten, dritten, allgemein jedem
n-ten Ausgangssignal des Amplitudendiskriminators geändert wird.
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Als Steuerelektronik kann im einfachsten Falle ein Schieberegister
verwendet werden, welches in vorgegebener Weise
bei jedem neuen
Taktimpuls das Steuersignal auf den nächstfolgenden Ausgang gibt.
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Sehr viel mehr Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich jedoch, wenn
als Steuerelektronik ein Kleinrechner eingesetzt wird, mit dem die Beaufschlagung
der k x 1 Ausgänge des programmierbaren Verteilers 13 nach einem freien, in jedem
Einzelfall vorgebbaren Programm erfolgen kann. Es versteht sich, daß zu einem bestimmten
Zeitpunkt ein- und derselbe Ausgang A der Frequenzweiche 3 ebenso mit mehreren verschiedenen
Endverstärkern 5 bis 12 wie ein- und derselbe Endverstärker 5 bis 12 mit verschiedenen
Ausgängen A der Frequenzweiche 3 verbunden sein kann. Die Zusammenführung der verschiedenen
Signalanteile vor den Endverstärkern 5 bis 12 erfolgt mit Hilfe der verschiedenen
Additionswiderstände R.
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Die Betriebsweise des beschriebenen Geräts sei für den Fall erläutert,
daß die Steuerelektronik im Verteiler 13 ein frei programmierbarer Kleinrechner
ist.
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Zur Erzielung eines optimalen Effekts (wobei der schöpferischen,individuellen
Freiheit ein grjßtmbglicher Spielraum eingeräumt ist), werden die verschiedenen
Parameter des Gerätes für jede von der Signalquelle 1 abgegebenen akustischen Information
gesondert eingestellt.
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Hierzu werden zunächst die den Ausgängen A der Frequenzweiche 3 entsprechenden
Frequenzbänder so eingestellt, daß ihnen z.B. innerhalb des jeweiligen Musikstückes
eine gewisse akustische Eigenständigkeit zukommt. Vorzugsweise werden sie so gelegt,
daß sie von einem Musikinstrument oder einer Instrumentengruppe beherrscht werden.
Danach wird mittels des Wahlschalters 15 derjenige Signalanteil an den Ausgängen
A der Frequenzweiche 3 ausgesucht, der
sich am besten zum Takten
des programmierbaren Verteilers 13 eignet. Dabei sollte es sich um einen stark rhythmischen
Signalanteil handeln, der jedenfalls häufig bei niedrigen Frequenzen liegen wird.
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Ggfs. wird nun noch durch den zwischen Amplitudendiskriminator und
Steuerelektrode liegenden Teilkreis festgelegt, ob die Veränderung des Klangbildes
bei jedem oder nur bei jedem n-ten Taktimpuls erfolgen soll.
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Abschließend wird die Programmierung des Rechners so durchgeführt,
daß sich das räumliche Klangbild in Beziehung zum Informationsgehalt des Gesamtsignales
effektvoll ändert.
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Hierbei ist der künstlerischen Gestaltungsmöglichkeit gro-Ber Freiraum
eingeräumt. So lassen sich wandernde, kreisende, sich öffnende oder schließende
Klangbilder und vieles andere mehr erzielen.
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Die beschriebene Schaltungsanordnung läßt sich-, wie oben erläutert,
bereits mit Erfolg für monophone Signalquellen einsetzen. Wird, wie in der Zeichnung
dargestellt, eine stereophone oder gar höherkanalige Signalquelle verwendet, so
erhöht dies die Gestaltungsfreiheit der Bedienungsperson noch weiter. Ein zusätzlicher
Vorteil mehrkanaliger Signalquellen ist darin zu sehen, daß einzelne Instrumente
durch die Frequenzweichen 3, 4 leichter ausfilterbar sind und demzufolge deren Bewegung
im Raum glaubhafter darstellbar ist.
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Zur leichteren Einstellung der Frequenzweichen 3, 4 sowie zur Wahl
der geeigneten Taktsicnale kann ein Fernsehmonitor 16 vorhanden sein, der über einen
Wahlschalter 17 sowohl mit den Ausgängen der Signalguellen 1, 2 als auch mit den
Ausgängen A der Frequenzweichen 3, 4 verbindbar ist.
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Das oben konkret beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in vielfacher
Weise abwandeln: So können beispielsweise die beschriebenen, digital angesteuerten
Schalttransistoren durch analog auf- und zusteuerbare Regeltransistoren ersetzt
werden. Dies bedingt selbstverständlich, daß der programmierbare Verteiler Ausgangssignale
mit variabler Amplitude zur Verfügung stellt. Bei dieser Ausgestaltung werden also
die verschiedenen Endverstärker nicht einfach mit einem der Ausgänge der Frequenzweiche
verbunden; die Signalübermittlung vom entsprechenden Ausgang der Frequenzweiche
zu dem Endverstärker kann vielmehr darüber hinaus noch in vorwählbarer Weise abgeschwächt
werden. Auf diese Weise lassen sich kontinuierliche Ubergänge der Klangbilder erzielen.
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Sehr reizvoll kann es auch sein, das Programm, mit dem sich der Schaltungszustand
an den Ausgängen des programmierbaren Verteilers verändert, dem Zufall zu überlassen.
Hierzu kann in den programmierbaren Verteiler ein Zufallsgenerator eingebaut werden.
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Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß der Takteingang des programmierbaren
Verteilers immer nur mit einem Ausgang der Frequenzweiche verbunden ist. Zwischen
Frequenzweiche und Takteingang des programmierbaren Verteilers kann vielmehr eine
Mischstufe eingesetzt werden, mit der mehrere Signalausgänge der Frequenzweiche
zusammengemischt und sodann auf den Takteingang gegeben werden. Auch diese Maßnahme
vergrößert die Gestaltungsmöglichkeiten.
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Schließlich ist es auch nicht erforderlich, daß der programmierbare
Verteiler überhaupt von einem der Ausgangssignale der Freauenzweiche beaufschlagt
wird. Es ist auch möglich, den Takteingang des programmierbaren Verteilers
über
ein kontinuierlich verstimmbares Band-Pass-Filter mit der Signalquelle direkt zu
verbinden. Auf diese Weise lassen sich noch besser diejenigen Freauenzbereiche gezielt
ausfiltern, mit denen ein effektvolles "takten" des programmierbaren Verteilers
möglich ist.
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Schließlich wird es sich in vielen Fällen empfehlen, ein Aufzeichnungsgerät
vorzusehen, mit dem das für ein bestimmtes Musikstück oder eine andere akustische
Information einmal ermittelte und für gut befundene Programm dauerhaft aufbewahrt
werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Bandgerät handeln, bei dem
auf einer Spur die akustische Information selbst und auf einer oder mehreren parallelen
Spuren die verschiedenen zum Betrieb der Schaltungsanordnung jeweils benutzten Parameter'gespeichert
sind. Beim Abspielen des Aufzeichnungsgerätes wird dann nicht nur die akustische
Information wiedergegeben; gleichzeitict werden der programmierbare Verteiler und
auch die Frequenzweiche entsprechend den ursprünglich gewählten, aufgezeichneten
Parametern betrieben.