DE3146706A1

DE3146706A1 - Ein breitbandiger rauscharmer kunstkopf mit hoher dynamik und der eigenschaft der originalgetreuen uebertragung von hoerereignissen

Info

Publication number: DE3146706A1
Application number: DE19813146706
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. 5100 Aachen Genuit
Original assignee: Individual
Current assignee: HEAD Acoustics GmbH Kopfbezogene Aufnahme und Wiedergabetechnik Messtechnik
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-06-01
Also published as: DE3146706C2

Description

RAUSCHARMER KUNSTKOPF
Die Erfindung betrifft ein zweikanaliges elektroakustisches Uebertragungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, das der Kategorie der sog. Kustkopfaufnahme- bzw. Kustkopfuebertragungssysteme zuzuordnen ist.
Als Kunstkopf wird in der Literatur zeit 1939 (z.B. [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]) verallgemeinerd jede Anordnung von mindestens zwei Miktrofonen in einem oder an einem nicht fleischlichen Beugungskoerper bezeichnet, der einem menschlichen Kopf in Form oder Abmessungen oder Volumen aehnlich ist. Die Grundidee des Kunstkopfes erscheint naheliegend und ist bereits mehrere Jahrzehnte in der Diskussion: Bei geeigneter Uebertragung der Signale aus den menschlichen Ohrkanaelen oder von den Trommelfellen muessten - so laesst sich die erst in juengerer Zeit expliziert formulierte Grundidee des Kunstkopfes zusammenfassen -die Trommelfelle einer Versuchsperson mittels Kopfhoerer mt denselben Zeitfuntionen anzuregen sein, die ohne elektroakustische Massnahmen im Originalschallfeld auftreten. Mit einer solchen originalgetreuen Uebertragung der Trommelfellsignale muessten nun, da das menschliche Gehoer seine akustische Umwelt nur durch diese Trommelfellsignale "sieht", alle akustischen Wahrnehmungen ( in der Terminologie von BLAUERT [9] im foglenden als Hoerereignisse bezeichnet) ebenfals originalgetreu uebertragen werden, d.h.: Versuchspersonen, die eine solche Uebertragung von Trommelfellsignalen erleben, muessten trotzder Kopfhoererwiedergabe Richtungen, Entfernungen, Ausdehnungen, Raeumlichkeiten und alle anderen Hoerereigniseigenschaften genauso beschreiben, als wenn sie sich unmittelbar im Originalschallfeld an der Stelle des Kunstkopfes befaenden.
Ueber mehr als vier Jahrzehnte laesst sich die Entwicklungsgeschichte des Kunstkopfes verfolgen, ohne dass die vorher erlaeuterte originalgetreue Uebertragung von Heorereignisen erreicht wurde. Bei vielen der fruehen Kunstkoepfe liegen die Unsachen hierfuer aus heutiger Sicht klar auf der Hand.
So wurden zum Beispiel bei einem der ersten Kunstkoepfe [1] von RAUSCHARMER KUNSTKOPF den Autoren DE BOER und VERMEULEN 1939 einfach Loecher von 38 mm Durchmesser im Bereich des Ohransatzes in einen Schaufensterpuppenkopf gebohrt. Die Loecher, die damals Mikrofone entsprechender Groesse aufnahmen, musten nauterlich die akustische Wirkung der Puppenohrmuschel Voellig veraendert erscheinen lassen gegenueber der Wirkung der intakten natuerlichen Ohrmuschel. Dementsprechend traten damals bereits die fuer alle bisherigen Kunstkoepfe typischen Richtugshoerfehler, insbesondere die gravierenden Vorne/ Hinten Vertauschungen auf - ein Effekt, der von den damaligen Autoren zwar bemerkt wurde, aber nicht erklaert werden konnte.
Erst im Laufe der Zeit erkannte man, dass die akustische Wirkung der natuerlichen Ohrmuschel in Form einer recht komplizierten und fuer die "richtige" raeumliche Aufloesung der akustischen Umgebung durch das menschliche Gehoer wichtigen Richtcharakteristik liegt.
Dementsprechend wurde der Kunstkopf im Laufe der Jahre in verschiedenen Labors weiterentwickelt, insbesondere in Richtung auf eine besere Nachbildung des nauterlichen Aussenohres und auf eine Verkleinerung der zu verwendenden Miktrofone. Eine technische Loesung, bei der keine gravierenden Richtungshoerfehler auftraten, wurde jedoch bis 1968 nicht bekannt. Im Jahre 1969 meldeten dann die Erfinder KUERER, PLENGE ung WILKENS mit dem Patent Nr. 1927401 [5] ein "Verfahren zur hoerrichtigen Aufnahme und Wiedergabe von Schallereignissen und Vorrichtung zu seiner Durchfeuhrung" an. Sie statteten einen Kunststoffkopf mit vergleichsweise genau nachgebildeten Ohren aus, an deren jeweiligem Gehoerganga ueber ein spezielles das Trommelfell nachbildende akustische Impendanzscheibschen ein hochwertiges Studiomiktrofon angekoppelt war. Durch den Einsatz dieser Kunstkopfes, vertieben durch die Georg Neumann GmbH, Berlin [14], im Rundfunkbereich und speziell durch die Ausstrahlung des ersten Kunstkopfhoerspiels im Jahre 1973 wurde eine allgemeine Begeisterung sowohl in der Oeffentlichkeit als auch bei den Programmproduzenten fuer die vermeintlich neue frappierend natuerliche Uebertragungstechnik hervorgerufen. Obwohl es zunaechst den Anschein haben musste, dass damit das Problem der RAUSCHARMER KUNSTKOPF Kunstkpftechnik geloest sei, beklagten vor allem die Programmproduzenten bald stoerende Klangver-faerbungen durch den Kunstkopf und ein - wie sie sagten - "schwarzes Loch vor dem Kunstkopf". Gemeint war mit diesem "schwarzen Loch" ein nahezu kegelfoermger Raumbereich, dessen Spitze in Kopfmitte faellt, dessen Achse parallel zur Schnittgeraden zwischen horizontaler Ebene und Koepfsymmetrieebene verlaeuft und in dem nur selten oder nie Hoerereignisse bei Wiedergabe der Kunstkopfsignale ueber Kopfhoerer auftreten. Diese Beobachtung, die von den Beteiligten zumeist ohne Wissen um die frueheren Kunstkopfversuchen Fehler wurde, liess auch hier wieder die berits frueher typischen Fehler der Kunstkopftechnik, naemlich die Vorne/ Hinten Vertauschungen, erkennen.
Dass diese Fehler keineswegs typisch fuer das Prinzip der Kunstkopftechnik sind, sondern offensichtlich auf technische Unzulaenglichkeiten aller bisher bekannten Kunstkoepfe zurueckzufuehren sind, wurde 1975 von PLATTE et. al. /12/, /13/ mit einer sog. "Anordnung zur genauen Reproduktion von Ohrsignalen" gezeigt. Basierend auf der Arbeitshypothese, dass alle bisherigen Kunstkoepfe die rein physikalisch begruendeten Anforderungder fehlerfreien Uebertragung von Ohrsignalen nicht erfuellen, verwendeten PLATTE et.al. eine Anordnung von Sondenmikrofonen, mit denen sie messtechnisch einwandfrei Schallsignale aus den Ohrkanaelen einer lebenden Versuchspreson in die einer anderen uebertrugen. Sie substituierten damit die bei anderen Autoren als fehlerhaft vermuteten Kunstkoepfe durch den "idealen Kunstkopf" einer lebenden Versuchperson. Weitere vermieden sie alle Probleme, die bei der Ankopplung von Miktrofonen an den Gehoergang eines Kunstkopfes auftreten, indem sie die Schallaufnahme durch Einbringen einer duennen Sonde in den Ohrkanal der Versuchsperson relaisierten. In Hoerversuchen wiesen sie nach /12/, /13/, dass diese Anordnung mit der originalgetreuen Uebertragung von akustischen Signalen auch eine originalgetreuen Uebertragung von Hoerereignissen leistet und hierbei erstmalig die Wahrscheinlichkeit der Vorne/ Hinten Vertauschungen auf ein RAUSCHARMER KUNSTKOPF tolerierbares und auch beim natuerlichen Hoeren (d.h. ohne Elektroakustik) unvermeidbares Mass reduziert war.
Okwohl mit den Arbeiten /12/ und /13/ von PLATTE et.al. das grundsastzliche Funtkionieren des Kunstkopfprinzipes zweifelsfrei vorbewiesen war, war man damit der Realisierung des originalgetreu uebertragenden Kunstkopfes praktisch noch keinen Schritt naehr.
In der Folgezeit wurden weitere noch offene oder strittige Detailfragen zur Aussenohrphysik geklaert, aus denen sich prinzipielle Hinweise fuer einen zumindest bezueglich der Uebertragung raeumlicher Hoerereignismerkmale originalgetreuen Kunstkopf ableiten lassen. So wiesen HUDDE und SCHROETER in /18/ nach, dass die akustische Impendanz des Tommelfells bzw. die akustische Eingangsimpendanz des mit dem Trommelfell abgeschlossenen Gehoergangs am Kunstkopf nicht notwendigerweise nachgebildet werden muss.- GENUIT un PLATTE /15/ fanden an Versuchspersonen als tyspisch vermutete Unsymmetrien im akustischen Uebertragungsverhalten zwischen linkem und rechtem Aussenohr.
Sollche Unsymmetrien sind in vorbekannten Kunstkoepfen (z.B. /5/, /14/) konstruktiv nicht beruecksichtigt oder sogar, z.B. in /16/, bemusst vermieden worden. - KUHN /17/ zeigte, dass der frueher als vernachlaessigbar geltenden akustische Einfluss des Oberkoerpers auf die Aussenohrrichtcharakteristik messtechnisch bis hinauf zu Frequenzen von 1500 Hz nachweisbar ist. KUHN wies in /17/ ebenfalls nach, dass die akustisch Impendanz der menschlichen Haut nur einen vernachlaessigbar geringen Einfluss auf die Aussenohrrichtcharakteristik hat.
1980 beschrieben HUDDE und SCHROEDETER in /8/ einen neuen Kunstkopf, der aus einer Umarbeitung des frueheren Kunstkopfes KU80 (vgl.
/14/) der Firma GEORG NEUMANN GmbH. Berlin entstand. Auch dieser junge Kunstkopf erfuellt nachweislich nicht die oben genannten Anoforderungen an einen in jeder Hinsicht originalgetreu uebertragenden Kunstkopf: So schliessen bereits die dort verwendeten Miniatur- Elektretmiktrofone des Typs BT-1759 des amerikanischen Herstellers KNOWLES (vgl./19/) einen fuer RAUSCHARMER KUNSTKOPF Originaltreue ausreichend hohen Dynamikbereich und ein fuer Originaltreue ausreichend geringes Grundrauschen des Kunstkopfes aus. Da bekanntlich die Mikrofonakopplung im Kunstkopf ein wesentliches andere Konstruktionsmerkmale beeinflussendes und selbst von anderen Merkmalen abhaengendes Kontruktionsmerkmal eines Kunstkopfes derstellt, darf der Kunstkopf nach /8/ keinesfalls als diejenige wesetliche erfinderische Loesung des Kunstkkopfproblems angesehen werden, der lediglich noch ein wenig Zusatzaufwand zur Rauschminderung fehle. In Wirklichkeit sind, wie die nachfolgende Arbeit /20/ von WOLLHERR und die damit einhergehende Patentanmeldung P31 01 264.7 belegen, weiterfuehrenden Massnahmen zur Rauschabstandsverbesserung an einem vobekannten Kunstkopfsystem einer erfinderischen Neuloesung gleichzusezten. WOLLHERR zeigt in /20/ weiterhin, dass der Signalrauschabstand des von HUDDE und SCHROETER /8/ realisierten Kunstkopfes fuer die professionelle elektroakustische Aufnahmetechnik nicht akzeptabel ist.
Im zeitlichen Rueckblick schien mit dem Kunstkopf von HUDDE und SCHROETER /8/ die Frage des Sigan/Rauschabstandes endlich auch bei der Kunstkopftechnik ins Gespraech zu kommen. So bestaetigen die Untersuchungen von SCHOENE /21/, dass ein praktisch brauchbares Kunstkopfaufnahmesystem unbedingt einen groesseren Signal/Rauschabstand als alle bis dahin vorbekannten Systeme haben muss. Seine in /22/ publizierten Vorschlaege, ein Miktrofon von ca.
24 mm Aussendurchmesser fuer einen Kunstkopf zu verwenden und diese am Ende eines etwa 20 mm langen Kanales anzukoppeln, erscheinen jedoch fuer eine praktische Verwirklichung in mancher Hinsicht problematisch.- Auch einem Vortrag von DANILENKO /23/ zur Anwendung der Kunstkopfstereofonie im Fernsehen ist zu entnehmen, dass das Grundrauschen eines dort geeigneten Kunstkopfes moeglichst gering sein soll. Denn um keine Diskrepanz zwischen Hoer- und Schwinkel entstehen zu lassen, muss der Kunstkopf hinter der Kamera stehen und bei Einsatz von Objektiven langer Brennweite einen entsprechend grossen Aufnehmeabstand vertragen, d.h. bei geringen akustischen Siganlpegeln noch unverrauschte elektrische RAUSCHARMER KUNSTKOPF Ausgangssignale liefern.
Ohwohl verschiedene juengere Arbeiten (z.B. GENUIT /24/, SCHOENE /25/ oder MELLERT /26/) beinahe wie Konstruktionsanleitungen fuer einen Kunstkopf anmuten, gelingt es erst mit der hier beschribenen Erfindung, einen breitbandigen rauscharmen Kunstkopf mit hoher Dynamik und der Eigenschaft der originalgetrauen Uebertragung von Hoerereignissen herzustellen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen fuer messtechnische Anwendung brauchbaren und damit zunaechst selbst messtechnisch einwandfreien Kunstkopf in folgenden Einzelanforderungen herzustellen: 1. Die Richtcharakteristik des Kunstkopfaussenohres muss bis auf eine richtungsunabhaengige und damit entzerrbare Grundfunktion der fuer viele Versuchspersonen repraesentativen Aussenohrrichtucharakteristik entsprechen.
2. Der Kunstkopf muss im gesamten Frequenzbereich des meschlichen Gehoers den aus Anforderung 1 folgenden Uebertragungsfaktor realisieren, d.h. seine obere und untere Grenzfrequenz muss ausserhalb des Hoerfrequenzbereiches liegen.
3. Der Kunstkopf muss im gesamten Dynamikbereich des menschlichen Gehoers, der z.B. von ZWICKER et. al. auf Seite 3 in /28/ angegeben wird, ohne hoerbare Verzerrungen arbeiten.
4. Der Kunstkopf muss im gesamten Hoerfrequenzbereich mit seiner Leistungsdichte des elektrischen Grundrauschens nicht oder ausreichend wenig ueber der zur menschlichen Hoerschwelle aequevalenten Rauschleistungsdichte liegen, so dass kein elektrisches Grundrauschen hoerbar wird.
5. Der Kunstkopf muss ein angepasstes Filter zuzuordnen sein, dessen Ausgangssignale die Schnittstelle zur Wiedergabe ueber Kopfhoerer und ueber Lautsprecher bilden.
6. Dem Kunstkopf muss ein Entzerrungsfilter zur frequenzgangmaessigen RAUSCHARMER KUSTKOPF Anpassung eines als besonders geeignet erscheinenden Kopfhoerers an die Schnittstelle nach Anforderung 5 zuzuordnen sein, solange sich noch keine einheitliche, z.B. genormte Uebertragungsfunktion fuer am Markt erhaeltliche Kopfhoerer durchgesetzt hat.
7. Dem Kunstkopf muss ein Rauschminderungssystem insbesondere fuer eine analoge Bandaufzeichnung zugeordnet werden.
8. Fuer die vorgesehene messtechnische Anwendung muss das Kunstkopfuebertragungssystem "ueber alles", d.h. vom akustischen Eingang des Mikrofons bis zum akustischen Ausgang des Kopfhoerers kalibrierfaehig sein.
9. Die Ohren des Kunstkopfes mussen zur Kalibrierung einfach aus dem Kunstkopf herauszunehmen und ebenso einfach und unzweifelhaft wieder in die vorbestimmte Position einzubringen sein.
10. Der Kunstkopf muss ohne zusaetzliche Hilfsmittel einfach in eine vorbestimmte Ausrichtung zu einer Schallquelle zu bringen zein.
11. Die zu Kunstkopf gehoerige Elektronik muss eine Umschaltmoeglichkeit auf einen Testtongenerator enthalten, der nach Kalibrierung der Kunstkopfmikrofone - z.B. ausserhalb des Kunstkpfes - auch die Kalibrierung der gesamten nachfolgenden Elektronik inklusive des zu verwendenden Magnetbandgeraetes auf einen vorzugebenden Uebertragungsfaktor - z.B. den Uebertragungsfaktor 1 fuer eine originalgetreue Lautstaerke-Uebertragung - erlaubt.
RAUSCHARMER KUNSTKOPF Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfuehrungsbeispiels naeher erlaeutert. Es zeigen 1 eine Frontansicht der mechanischen Komponenten des erfindungsgemaessen Kunstkopfaufnahmesystems in der Art einer Explosionszeichnung, 2 eine Seitenansicht der mechanischen Komponenten des erfindungsgemaessen Kunstkopfaufnahmesystems in der Art einer Explosionszeichnung, 3 eine Seitenansicht vor links der auf der Schulternachbildung morrtierten Kopfnachbildung mit dem entsprechenden Ohreinsatz, 4 eine Aufsicht auf die Kopfgrundplatte, 5 eine Seitenansicht der auf einem Stativ angebrachten Kopfnachbildung ohne Ohreinsatz, 6 verschiedene Ansichten des linken Ohreinsatzes, 7 3 Schnitte bzw. Ansichten zur Passung des linken Ohreinsatzes in die Kopfnachbildung, 8 das Blockschaltbild der signalverarbeitenden Kunstkopfelektronik fuer den linken Kanal, 9 das Blockschaltbild des Stromversorgungsteils fuer die Kunstkopfelektronik, 10 die Freifeld- Aussenohruebertragungsfunktion fuer Schalleinfall horizontal von vorn, gemessen an einer reprassentativen Versuchsperson, 11 die Uebertragungsfunktionen des Kunstkopfentzerrers, getrennt fuer den linken und den rechten Kanal, 12 die Schaltung des Kunstkopfentzerrers, dargestellt nur fuer den linken Kanal, 13 die spektrale Leistungsdichtefunktionen des elektrischen Grundrauschens des Kunstkopfsystems, getrennt fuer den linken und RAUSCHARMER KUNSTKOPF den rechten Kanal, und die der Hoerschwelle entsprechende Rauschleistungsdichte.
Fig. 1 zeigt in Form einer Explosionszeichnung die Frontansicht der wesentlichen mechanischen Komponenten des erfindungsgemaessen Kunstkopfaufnahmesystems, wie sie sich dem Anwender bei aeusserer Betrachtung zeigen. Fig. 2 zeigt die entsprechende Seitenansicht.
Die Kopfnachbildung (1) traegt links und rechtes seitlich die Ohrmuschelnachbildungen (102) und (202). Jede Ohrmuschelnachbildung (102), (202) ist fest verbunden mit einem zylindrischen Koerper (101), (201) und bildet so den jeweiligen Ohreinsatz (100), (200), der einfach aus der Kopfnachbildung (1) zeitlich herauszunehmen und ebenso einfach wieder einzusetzen ist.
Im Bereich der Nasensptze der Kopfnachbildung (1) befindet sich eine optisch transparente Stelle (22) als funktioneller Teil einer in die Kopfnachbildung integrrierten optischen Projektionseinrichtung (25), die es relaubt, den Kopf auf ein "Ziel", in der Regel auf eine Schallquelle oder einen akustischen Fixpunkt im Aufnahmeraum auszurichten. Dabei wird die Anordnung entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 2 so gedreht, dass die fest mit der Kopfnachbildung (1) verbundene Projektionseinrichtung (25) eine Lichtmarke auf den jeweiligen Zeilgegenstand projiziert.
Die Kopnachbildung (1), die fest verbunden ist mit der Kopfgrundplatte (40), wird im Normalfall auf die Schulternachbildung (300) aufgesetzt und mittels einer Schnellklemmverbindung dort verriegelt. Die Schulternachbildung (300) wird ihrerseits im Normalfall auf den Kasten (400) aufgesetzt, wobei die Fuehrungsstangen (306), (307) durch die Loecher (414), (415) in das Innere des Kastens (400) eingefuehrt werden; dann werden Schulternachbildung (300) und Kasten (400) mittels Schraube (416) und Gewindeloch (305) miteinander verbunden. Der Kasten (400) ist so geformt, dass er in Verbindung mit der Schulternachbildung (300) in grober Naehrung den Oberkoerper einer repraesentativen Versuchsperson nachbildet. Der RAUSCHARMER KUSTKOPF Kasten (400) als unterer Teil der Oberkoerpernachbildung enthaelt einerseits den groesseren Teil (418) der zum erfindungsgemaessen Betrieb notwendigen Elektronik, andererseits den Raum (403) und die Befestigungsmittel (405), (406), (407), (408), (409), (410) fuer einer kleine hochquelitative Magnetband- Aufzeichnungsanlage, bestehend z.B. aus einer Kompandereinheit (419) und einem kleinen analogen Magnetbandberaet (420) oder aus einem sog. PCM-Adapter (421) und einem kleinen Videorecorder (422). Um zu verhindern, dass die unvermeidbaren mechanischen Laufgeraeusche des Bandaufzeichnungsgeraetes (420) oder (422) im Aufnahmeraum hoerbar werden oder sogar ueber die Mikrofone (130), (230) aufgenommen werden, ist der unter Raum (403) des Kastens (400) mit schallabsorbierendem Material (404) ausgekleidet und ist die Klappe (401) mit akustischem Dichtband (402) versehen, so dass der untere Raum (403) des Kastens (400) bei geschlossener und mittels (424) und (425) verschrauber Klappe (401) eine schalldichte Kapsel bildet.
Seitlich am Kasten (400) ist ein Buchsenfeld (412) zum Anschluss der Versorgungsspannungszufuehrung, der Signalausgangsleitungen und einer Fernbedinung fuer das im Kasten befindliche Magnetbandgeraest (420) oder (422 vorgesehen. Die ebenfalls am Kasten (400) angebrachte Aussteuerungsanzeige (413) ermoeglicht es dem Benutzer, ohne weitere Hilfsmittel die korrekte Aussteuerung des bei Betrieb im Kasten (400) nicht sichtbaren Magnetbanderaetes (420) oder (422) zu kontrollieren. Das am Boden des Kastens (400) eingebrachte Gewinde (411) dient zur Befestigung des Kastens (400) auf einem Stativ.
Fig. 4 zeigt die normalerweise fest mit der Kopfnachbildung (1) verschraubte Kopfgrundplatte (40). Zur Verbindung der Kopfnachbildung (1) mit der Schulternachbildung (300) dienen das Zentrierloch (41) und die Bajonettloecher (42), (43) in der Kopfgrundplatte (40). Beim Vorgang des Aufstzens der Kopfnachbildung (1) mit der fest verbundenen Kopfgrundplatte (40) auf die Schulternachbildung (300) wird die Kopfnachbildung (1) RAUSCHARMER KUNSTKOPF zunaschzt so weit an die Schulternachbildung (300) herangebracht, dass der Zentrierstift (301) in das Zentrierloch (41) greift. Bei weiterer Annaeherung muss die Kopfnachbildung (1) um den im Eingriff befindlichen Zentrierstift (301) so gedreht werden, dass die Bajonettraststifte (302) und (303) in die Bajonettoecher (42) und (43) eintauchen koennen. Nur in dieser Stellung kann die Kopfnachbildung (1) mit der Kopfgrundplatte (40) flaechig beruehrend auf die Schulternachbildung (300) aufgesetzt werden.
Eine anschliessend vorzunehmende Drehung im Uhrzeigersinn der Kopfnachbildung (1) gegen die Schulternachbildung (300) verbindet beide Teile durch den Kraft- und Formschluss der Bajonettraststifte (302), (303) in den Bajonettloechern (42), (43) miteinander.
In das Loch (45) der Kopfgrundplatte (40) ist bei betiebsfaehiger Montage aller Einzelteile ein mehrpoliger Stecker oder eine mehrpolige Buchse (45) eingesetzt, die eine schnell zu loesende elektrische Verbindung der im Innern der Kopfnachbildung (1) angebrachten Mikrofone (130), (230) bzw. Impendanzwandler (131), (231) mit der im Kasten (400) untergebrachten Elektronik (418) erlaubt. Das Loch (44) in der Kopfgrundplatte (40) mit einem fuer Stative gaengigen Gewinde ist unter einem solchen Winkel gegen die Flaechennormale eingebracht, dass bei Verschraubung mit einem zenkrecht stehenden Stativ (50) - vgl. Fig. 5 - die Kopfnachbildung (1) die erfindungsgemaesse Neigung zur Horizontalen und Lotrechten einnimmt, entsprechend der experimetell ermittelten ungezwungen eingenommenen Kopfneigung einer repraesentativen Versuchsperson. Dieselbe erfindungsgemaesse Neigung der Kopfnachbildung (1) wird bei Montage auf der auf horizontaler Flaeche stehenden Schulternachbildung (300) erreicht.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht dieses Falles.
Fig. 6 zeigt den linken Ohreinsatz (100) - stellvertretend auch fuer den entsprechend aufgebauten rechten Ohreinsatz (200) - in verschiedenen Schnitten bzw. Ansichten. Fig. 3 zeigt den linken Ohreinsatz (1009 in erfindungsgemaessen Position in der RAUSCHARMER KUNSTKOPF Kopfnachbildung (1). Diese Position wurde durch stereometrische Uebertragung der Lagerelation zwisfchen der Ohrmuschelstruktur und den Bezugsbereichen (18), (19), (20), (21) des Gesichtes von einer repraesentativen Versuchsperson auf die Kopfnachbildung (1) Bcnitt ei-' -:.ii .--:z i,it.:Tq,.i4 ,r,, P'-i -- i t : ci-' i-'ihrmus r" I'-i:-' 1 tili"' d :i. t'i :i- t': I' i"'t':4ii 1.. :1 s :i em .?..L? ::,i:: :.::: en System dadurch gewaehrleistet, dass die Ohrmuschel (102) fest verbunden ist mit einem zylindrischen Koerper (101) mit nicht rotationssymmetriescher Querschnittflaeche und der zuylindrische Koerper (101) in ein mit der Kopfnachbildung (1) fest verbundenes Rohrstueck (4) mit mechanischem Tiefenanschlag einzustecken ist (vgl. Fig. 7). Die nicht rotationssymmetriesche Ausbildung der Querschnittflaeche des eine Passung mit dem zylindrischen Rohr (2) bildenden zylindrischen Koerspers (101) verhindert eine Verdrehung der Ohrmuschelnachbildung (102) gegen ihre vorbestimmte Fixierung relativ zur Geometrie der Kopfnachbildung (1). Der durch Nuten (106), (107), (108) und Gegenstuecke (8), (10), (12) ausgefuehrte Tiefenanschlag fuer das Einschieben von zylindrischem Koerper (101) in das Rohr (2) ist so angebracht, dass die Ohrmuscheinachbildung (101) den an einer repraesentativen Versuchsperson vorgefundenen Abstand von der seitlichen Kopfoberflasche hat. Die der Ohrmuschelnachbildung (102) zugewandte stirnseitige Oberflaeche (103) des zylindrischen Koerpers (101) ist auf der Basis einer Nachbildung des entsprechenden Kopfoberflaechenaussichnittes einer repraesentativen Versuchsperson nur soweit gegen diesen veraendert, dass nach Einschieben des zylindrischen Koerpers (101) in das zugeordnete Rohr (4) bis zum mechanschen Anschlag die aeussere stirnseitige Oberflaeche (103) des zylindrischen Koerpers (101) allseits stetig in den umgebenden Oberflaechenbereich (6) der Kopfnachbildung (1) uebergeht (vgl. Fig. 7). Die der Ohrmuschelnachbildung (102) abgewandte stirnseitige Oberflaeche (104) des zylindrischen Koerpers (101) ist als Aufnahme fuer das Mikrofon (130) und den Impendanzwandler (131) ausgefuehrt. Die zylindrische Materialausnehmung (111) nimmt das Mikrofon (130) das Typs 4166 RAUSCHARMER KUNSTKOPF des daenischen Herstellers Bruel & Kjaer /29/ so auf, dass einerseits ein erfindungsgemaess vorgegebenes Kopplungsvolumen (112) und ein ebenso vorgegebenes Stueck (113) einer Ohrkanalnachbildung verbleibt und andererseits das Mikrofon (130), das mit dem Impendanzwandler (131) verschraubt wird, durch die Verschraubung des Impendanzwandlers (131) mit der Stirnflaeche (104) des zylindrische Koerpers (101) in der erfindungsgemaessen Position fixiert ist. Die Gewindeloscher (109), (110) nehmen die Befestigungsschrauben fuer den Impendanzwandler (131) auf.
Der Raum zwischen Mikrofon (130) und der Eingangsebene (114) der Ohrkanalnachbildung - bestehend aus den Teilraeumen Koppelnungsvolumen (112) und Stueck Ohrkanal (113) - ist in seinem Volumen und seinen linearen Abmessungen so gewaehlt, dass sich in Verbindung mit der akustischen Eingangzimpendanz des verwendeten Mikrofons nach /29/ eine akustische Hohlraumresonanz be 12 kHz einstellt. Diese Resonanz, die vorzugsweise oberhalb der oberen Grenzfrequenz des Mikrofons (130) angesiedelt ist, wird erfindungsgemaess als passive und damit rauschfreie Verstaerkung zur Erhoehung des Signal/Rauschabstandes im Frequenzbereich der Hohlraumresonanz und damit praktisch zur Erhoehung der Mikrofongrenzfrequenz im Kunstkopfsystem benutzt, verglichen mit der konstruktiv vorbestimmten oberen Grenzfrequenz des Mikrofons (130) bei Betrieb im freien Schallfeld.
Die den behaarten Partien des menschlichen Kopfes entsprechende Flaeche der Kopfnachbildung (1) ist mit schallabsorbierendem Material (17) belegt (vgl. Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 5). Auch die Oberflaeche der Schulternachbildung (300), insbesondere der den Ohrmuschelnachbildungen (102) und (202) direkt zugewandte Oberflaschenteil ist mit schallabsorbierendem Material (308) belegt. Die aeussere Oberflaeche des Kastens (400) ist ebenfalls mit akustisch absorbierendem Material (417) belegt.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen das schematisierte Blockschaltbild der gesamten Kunstkopfelektronik, bestehend aus dem Stromversorgungsteil der Fig. 9 und aus zwei gleich aufgebauten USCHARMER KUNSTKOPF Signalzweigen entsprechend Fig. 8. Das Stromversorgungsteil (Fig. 9) ist wahlweise mit der oertlichen Netzspannung oder aus Batterien mit vorzugsweise 12 V zu betreiben, es erzeugt mit Hilfe der Gleichspannungswandler (532) und (533) die zum Betrieb der Schaltung nach Fig. 8 notwendigen Betriebsspannungen. Das Umschaltrelais (531) ist so beschaltet, dass mit Anlegen der oertlichen Netzspannung an den entsprechenden Eingang der Stromversorgungsteiles (530) eine ggf. gleichzeitig angeschlossene Batterie vom Eingang des Gleichspannungswandler (532) getrennt wird und die signalverarbeitende Elektronik entsprechend Fig. 8 aus dem Lichtnetz versorgt wird. Mit Abschalten der Netzspannung schaltet das Umschatrelais (531) automatisch auf Spannungversorgung aus Batterien um.
Fig. 8 zeigt die signalverarbeitende Elektronik am Beispiel des linken Kanales. Der rechte Kanal ist voellig entsprechend aufgabaut. Das linke Mikrofon (130) des erfindungsgemaessen Systems ist mit dem in umittelbarer Naehe innerhalb der Kopfnachbildung (1) angeordneten Impendanzwandler (131) verbunden, dessen Ausgangssignal ueber ein innerhalb des Kunstkopfhalzes gefuehrtes Kabel (132) mit einem Anschluss eines Umschalters (500) verbunden ist. Der Umschalter (500) verbindet entweder den Ausgang (507) des Impendanzwandlers (131) oder den Ausgang (508) eines Testtongengerators (501) mit dem Eingang des Kunstkopfentzerrers (502). Beim normalen Betrieb verbindet der Umschalter (500) den Ausgang (507) des Impendanzwandlers (131) mit dem Eingang des Kunstkopfentzerrers (502). Der Ausgangspegel dieses Kunstkopfentzerrers (502) wird ueber eine Spitzenwertanzeige (503) zur laufenden Kontrolle der Aussteuerung angezeigt. Das Ausgangssignal des Kunstkopfentzerrers (502) wird verstaerkt bzw.
im Pegel umgessetzt auf z.B. symmetrische Leitungsfuehrung mit festgelegtem Bezugspegel. Danach steht das linke sog.
Kunstkopfsignal am Ausgang (509) des Ausgangstreibers (504) zur Aufzeichnung oder Uebertragung an.
RAUSCHARMER KUNSTKOPF Das rechte Kunstkopfsignal steht am Ausgang einer entsprechenden rechten Elektronik an, die ihrerseits aus dem rechtem Mikrofon (230), dem rechten Impendanzwandler (231), dem rechten Anschlusskabel (232), dem rechten Umschalter (600), dem rechten Kunstkopfentzerrer (602), dem rechten Testtongenerator (601), der rechten Spitzenwertanzeige (603) und dem rechten Ausgangstreiber (604) besteht.
Nach Umschaltung der mechanisch oder elektrisch gekoppelten linken und rechten Umschalter (500) und (600) fungieren der linke und rechte Testtongenerator (501) und (601) als Ersatzspannungsquellen fuer die jeweiligen Kombination aus Mikrofon (130) bzw. (230) und Impendanzwandler (131) bzw. (231). Die Testtongeneratoren (501) und (601) liefern bei einer in der akustischen Messtechnik eingefuehrten Kalibrierfrequenz von z.B. 240 Hz denselben Ausgangspegel wie der zugeordnete Impendanzwandler (131) bzw. (231) bei Beaufschlagung des jeweiligen Mikrofons (130) bzw (230) mit einem eingefuehrten Kalibrierschallpeel von z.B. 94 dB im freien Schallfeld. Diese Umschaltmoeglichkeit von Mikrofon auf Testtongenerator erlaubt es dem Kunstkopfenwander, seine nachgeschaltete Aufzeichnungs- oder Uebertragungsanlage so einzustellen oder so zu kalibrieren, dass der Uebertragungsfaktor "ueber alles", d.h. vom akustischen Eingangssignal des Kunstkopfes bis zum akustischen Ausgangssignal des Wiedergabewandlers, z.B.
des Kopfhoerers (506) und (606), einen vorbestimmten Wert annimmt.
Fuer den Fall der erfindungsgemassen originalgetreuen Uebertragung wuerde dieser Uebertragungsfaktor gerade gleich 1 sein muessen.
Nach einer solchen Kalibrierung wuerden fuer den normalen Betrieb die gekoppelten Umschalter (500) und (600) in die in Fig. 8 gezeichnete Stellung gebracht werden. Die entsprechend Fig. 8 vorverarbeiteten Mikrofonsignale koennen dann von den Ausgaengen (509), (609) der Ausgangstreiber (504), (604) abgegriffen und uebertragen oder auf Magnetband aufgezeicnet oder unmittelbar ueber Lautsprecher oder angepasste Kopfhoerer wiedergegeben RAUSCHARMER KUNSTKOPF werden. Da sich derzeit noch keine einheitliche, z.B. genormte Uebertragungsfunktion fuer am Markt erhaebliche Kopfhoerer durchgesetzt hat, enthaelt die Kunstkopfelektronik (400) zwei Kopfhoererentzerrer (505), (605), die auf geeignete Kopfhoerer (506), (606) abgestimmt sind. Diese Kopfhoerer sind - dem erfindungsgemaessen Grundanspruch folgend - so ausgewaehlt oder so konstruiert, dass sie den grossen, Dynamikbereich des erfindungsgemaessen Kunsstkopfaufnahmesystems, insbesondere bei zehr tiefen und sehr hohen Frequenzen, ohne hoerbare Verzerrungen wiederzugeben vermoegen.
Fig. 10 zeigt die Freifeld-Aussenohruebertragungsfunktion einer repraesentativen Versuchsperson bei Schalleinfall horizontal von vorn. Man erkennt hierin viele charakteristiche Einbrueche und Anhebungen - jeweils bezogen auf eine durch das Uebertragungsmass bei tiefen Frequenzen vorgegebene Bezugslinie (als 0 db in Fig. 10 gekennzeichnet). Die Anhebungen (551) und (552) und der Einbruch (553) sind speziell der akustischen Wirkung der Schulter zuzuschreiben. Die anderen Strukturen ergeben sich aus dem akustischen Zusammenwirken von Kopf, Ohrmuschel und Gehoergang.
Fuer das erfindungsgemaesse Kunstkopfaufnahmesystem gilt nun u.a.
die Forderung, dass die entsprechend gemessene Uebertragungsfunktion der Zusammenschaltung von Kunstkopf und Kunstkopfentzerrer gleich der repraesentativen Uebertragungsfunktion eines Messmikrofons (z.B. B&K 4134 /23/) sein muss. Hieraus ergeben sich die Soll-Uebertragungsfunktionen (560) und (660) der Kunstkopfentzerrer (502) und (602). Zu diesen Solluebertragungsfunktionen wird mit einem selbst approximierenden Digitalrechner- Programm ein aktives Entzerrenetzwerk der in Fig. 12 gezeigten Struktur bereichnet. Fig. 11 zeigt die am so realisierten System gemessene Uebertragungsfunktionen (560) und (660) der Kunstkopfentzerrer (502) und (602). Die Struktur des in Fig. 12 anhand seiner Schaltung dargestellten Kunstkopfentzerrers (502), (602) ist z.B. von PLATE in /10/ ausfuehrlich beschrieben.
RAUSCHARMER KUNSTKOPF Fig. 13 zeigt die spektralen Rauschleistungsdichten (562) und (662) des linken und des rechten Kanales des erfindungsgemaessen Kunstkopfaufnahmesystems im Vergleich mit der der menschlichen Hoerschweile entsprechenden Rauschleistungsdichte (570) (vgl. z.B.
ZWICKER et.al /28/). Man erkennt, dass die menschliche Hoerschswelle (570) im Bereich der jeweiligen Rauschleistungsdichte (562), (662) des Kunstkopfaufnahmesystems liegt, d.h. das Grundrauschen des menschlichen Gehoers liegt in der Gruessenordnung des erfindungsgemaessen Kunstkopfaufnahmesystems. Im mittleren Freuquenzbereich zwischen etwa 300 Hz und etwa 10 kHz liegt die Rauschleistungsdichte (562), (662) des Kunstkopfaufnahmesystems in der hier beschriebenen derzeitigen Ausfuehrungsform noch bis zu 5 dB ueber der Rauschleistungsdichte (570) des menschlichen Gehoers, diese Eigenschaft ist jedoch enstsprechend den Anspruechen 18 und 19 in der praktischen Ausfuehrung noch weiter optimierbar. Die geringen Unterschiede in der Rauschleistungsdichte des linken und des rechten Kanales sind aus den geringen Unterschieden der Uebertragungsfunktionen (560), (660) der beiden Kunstkopfentzerrer (502), (602) zu erklaeren. Wie bereits vorher beschrieben, ist jeder dieser Entzerrer unter Einbeziehung der messtechnich ermittelten linken und rechten Kunstkopfuebertragungsfunktion so berechnet und so realisiert, dass das linke Mikrofon (130) mit dem linken Impendanzwandler (131) und dem linken Kunstkopfentzerrer (502) dieselbe Uebertragungsfunktion (550) fuer Schalleinfall horizontal von vor approximiert wie das rechten Mikrofon (230) mit dem rechten Impendanzwandler (231) und dem rechten Kunstkopfentzerrer (602). Fig. 11 zeigt die Uebertragungsfunktionen (560) und (660) des linken und des rechten Kunstkopfentzerrers.
-. ,HiiRMF< KU =.TF 1 iF F Lieratur /1/ DE BOER, K. und VERMEULEN, R.: Eine Anlage fuer einen Schwerhoerigen.
Philips Technische Rundschaw 4 (1939), 329 - 332 /2/ NORDLUND, B. und LIDEN, G.: An artificial head.
Acta oto-laryng 56 (1963), 493 - 499 /3/ SCHIRMER, W.: Die Richtcharakteristik des Ohrez.
Hochfrequenztechn. u. Elektroekust. 72 (1963), 39 - 48 /4/ DAMASKE, P. und WGENER, B.: Richtungzhoerversuche ueber einen nachgebildeten Kopf.
Acustica 21 (1969), 30 - 35 /5/KUERER, R. und PLENGE, G. und WILKENS, H.: Verfahren zur hoerrichtigen Aufnahme und Wiedergabe von Schallereignissen und Vorrichtung zu seiner Durchfuehrung.
Deutsche Patentanmeldung 19 27 401 vom 29. 5. 1969 /6/ MELLERT, Y.: Construction of a dummy head after new measurements of threshold of hearing.
J. acoust. Soc. Amer 51 (1972), 1359 - 1361 /7/ BURKHARD, M. D. and SACHS, R. M.: Anthropometric manikin for acoustic research.
J. acoust. Soc. Amer. 58 (1975), 214 - 222 /8/ HUDDE, H. und SCHROETER, J.: Verbesserugen am Neumann-Kunstkopfsystem.
Vortrag waehrend der 5. Fachtagung Hoerrundfunk der NTG in Mannheim, 5. - 7. 3. 1980; abgedruckt z. B. in Rundfunktechnische Mitteillungen 25 (Sept. 1981), 5 - 10 /9/ BLAUERT, J.: Raeumliches Hoeren.
Hirzel Verlag, Stuttgart 1974 /10/ PLATTE, H. - J.: Zur Bedeutung der Aussenonhruebertragungseigenschaften fuer den Nachrichtenempfaenger "menschliches Gehoer".
Dissertation en der Technischen Hochschule Rachen, 1979 /11/ LAWS, P.: Untersuchungen zum Entfernungshoeren und zum Problem der Im-Kopf-Lokalisiertheit von Hoerereignissen. Dissertation an der Technischen Hochschule Rachen, 1972 /12/ PLATTE, H. - J. und LAWS, P. und VOM HOEVEL, H.: Anordnung zur genauen Reproduktion von Ohrsignalen.
Fortschritte der Akustik, Physik Verlag Weinheim (1975), 361 -363 /13/ PLATTE, H. - J. und LAWS, P.: Die Vorne-Ortung bei der hopfbezogenen Stereofonie.
Radio Mentor Electronic 42 (1976), 97 - 100 /14/ GEORG NEUMANN GmbH, Berlin: Kunstkopf KU 80 bzw. KU 801 im Katalog des Lieferprogramms 1980 /15/ GENUIT, K. und PLATTE, H.- J.: Ueberlegungen zur Substitution des natuerlichen Aussenohres durch elektroakustische Mittel.
Fortschritte der Akustik - Plenarvortraege und Kurzreferate der DAGA 80, Muenchen. VDE- Verlag GmbH, Berlin (1980), 779 -782 /16/ MAEWELL, R.J. and BURKHARD, M.D.:Larger ear replica for KEMAR manikin.
J. acoust. Soc. Amer. 65 (1979), 1055 - 1058 RAUSCHARMER KUNSTKOPF /17/ KUHN, G.F.: The pressure transformation from a diffuse sound field to the external ear and to the body and heat surface.
J. acoust. Soc. Amer. 65 (1979), 991 - 1000 /18/ HUDDE, H. and SCHROETER, J.: The equalization of artificial heads without exact replication of the eardrum impedance.
Acustica 44 (1980), 301 - 307 /19/ KNOWLES ELECTRONICS, INC.: Datasheet Subminiature Transducer Bt-1759.
/20/ WOLLHERR, H.: Mikrofonankpplung an das Aussenohr eines neuer Kunstkopfes.
Sonderdruck der Rundfunktechnischen Mitteilungen (1981), 27 -31; ausserdem Patentanmeldung P31 01 264. 7 /21/ SCHOENE, P.: Kopfbezogene Stereofonie.
Funkschau (1980), 79 - 84 /22/ SCHOENE, P.: Der Signalrauschabstand von Kunstkoepfen.
Fortschritte der Akustik - Plenarvortraege und Kurzreferate der DAGA '80, Muechen. VDE- Verlag GmbH, Berlin (1980), 835 -838 /23/ DANILENKO, L.: Kunstkopf-Stereofonie im Fernsehen.
Vortag vor der Fernseh- und Kinotechnischen Gesellschaft, Koeln (1980) /24/ GENUIT, K. und PLATTE, H. - J.: Untersuchungen zur Realisation einer richtungsgetreuen Uebertragung mit elektroakustichen Mitteln.
Fortschritte der Akustik - Plenarvortraege und Kurzreferate der DAGA '81, Berlin. VDE- Verlag GmbH, Berlin (1981), 629 -632 /25/ SCHOENE, P.: Zur Nutzung des Realisierungsspielraumes in der kopfbezogenen Sereofonie.
Rundfunktechnische Mitteilungen (1980), 1 - 11 /26/ WEBER, R. und MELLERT, V.: Ein Kunstkopf mit 'ebenem' Frequenzgang.
Fortschritte der Akustik - Plenarvortraege und Kurzreferate der DAGA '78, Bochum. VDE-Verlag GmbH, Berlin (1978), 645 -648 /27/ KLEINER, M.: Problems in the design and use of 'dummy heads'.
Acustica 41 (1978), 103 - 193 /28/ ZWICKER, E. und FELDTKELLER, R.: Das Ohr als Nachrichtenempfaenger.
Hirzel Verlag, Stuttgart (1967) /29/ BRUEL & KJAER: Condenser Microphones and Microphone Preamplifiers. Theory and Application Handbook 1977

Claims

RAUSCHARMER KUNSTKOPF EIN BREITBANDIGER RAUSCHARMER KUNSTKOPF MIT HONER DYNAMIK und der EIGENSCHRAFT DER ORIGINALGETREUEN UEBERTRAGUNG VON HOEREREIGNISSEN P a t e n t a n s p r ü c h e Elektroakustisches Schallaufnahmresystem, insbesondere fuer hochwertige elektroakustische Uebertragungstechnik und akustische Messtechnik, bei den zwei in einem als Kopfnachbildung ausgefuehrten akustischen Beugungskoerper (1) angebrachte Mikrofone (130), (230) so an das aeussere Schaltfeld angekoppelt werden und die beiden elektrischen Ausgangssignale (510), (610) der beiden Mikropfone (130), (230) nach entsprechender Verstaerkung in elektronischen Netzwerken (131), (231) so gefiltert werden, dass bei angepasster Wiedergabe ueber Kopfhoerer (506), (606) eine originalgetreue Uebertragung von Hoerereignissen erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genaus Nachbildung der akustisch wichtigen geometrischen Strukturen von Kopf, Ohrmuscheln und Schulter kombiniert wird mit speziellen akustischen, elektroakustischen und elektronischen Massnahmen die insbesondere der Erreichung der "akustisch originaltreuen Uebertragung" RAUSCHARMER KUNSTKOPF hinsichtlich einer Breitbandigkeit, eines grossen Dynamikbereiches und einer Rauscharmut wie beim menschlichen Gehoer dienen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass akustisch wichtige geometrische Abmessungen an der Kopfnachbildung (1) und an den Ohrmuschelnachbildungen (102), (202) ueber masshaltige Abdrucke in plastischem Material den entsprechenden Abmessungen an ausgeschten lebenen Personen (sog. Verschspersonen) nachgebildet sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfnachbildung (1) insbesondere ein massgetreues Abbild des Kopfes einer solchen Versuchsperson darstellt, deren Kopf in guter Naeherung durchschnittliche Abmessungen aufweist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ohrmuschelnachbildungen (102), (202) insbesondere massgetreue Abbilder der Ohrmuscheln einer solchen Verschsperson darstellen, deren Aussenohruebertragungsfunktionen sich als repraesentativ fuer viele Versuchspersonen erwiesen haben in dem Sinne, dass viele Versuchspersonen beid er Kopfhoererwiedergabe solcher Signale, die mit der "Anordnung zur genauen Reproduktion von Ohrsignalen" /12/ an der Person mit als representativ vermutete Aussenchruebertragungsfunktionen aufgezeichnet wurden, eine ausreichend geringe Haeufigkeit gravierender Fehler bzgl. ihres raeumlichen Hoerens zeigen.

5. System nach den Anspruechen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ohrmuschelnachbildung (102), (202) fest verbunden ist mit einem zylindrischen Koerper (101), (201) nicht rotationssymetrischen Querschnitts, dessen der zugehoerigen Ohrmuschelnachbildung (102), (202) abgewandte Stirnseite (104), (204) als Adapter fuer das jeweiligen Mikrofon (130), (230) ausgebildet ist und dessen der zugehoerigen Ohrmuschelnachbildung (102), (202) zugewandte Stirnseite (102), (203) eine Nachbildung des nicht ebenen Oberflachenausschnittes des Kopfes der Versuchperson nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 darstellt.

RAUSCHARMER KUNSTKOPF System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfnachbildung (1) links und rechts seitlich mit je einem Stueck eines im Kopfinneren befindlichen und an der aeusseren Kopfoberflaeche endenden Rohres (2), (3) versehen ist dessen innerer nicht rotationssymmetrischer Querschnitt (4), (5) als ASufnahme in Sinne einer Passung fuer den jeweiligen die Ohrmuschelnachbildung (102), (202) tragenden zylindrischen Koerper (101), (201) nach Anspruch 5 fungiert und das dadurch ein einfaches Herausnetmen und zugleich eindeutig bestimmtes Wiedereinsetzen des jeweiligen zylindrischen Koerpers (101), (201) erlaubt.

System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rohrstueck (2), (3) einen Tiefenanschlaß oder eine Tiefenrastung derart aufweist, dass der jeweiligen zylindriche Koerper (101) (201) genau soweit von aussen in das jeweilige Rohrstueck (2), (3) eingeschoben werden kann, dass die der zugehoerigen Ohrmuschelnachbildung (102), (202) zugewandte Stirnseite (102), (202) des zylindrischen Koerpers (101), (201) allseits buendie an die umgebende aeussere Oberflaeche (6), (7) der Kopfnachbildung (1) anschliesst.

System nach den Anspruechen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht rotationssymmetrischen Querschnittflaechen (105), (205) der zylindrischen Koerper (101), (201) und die Querschnittflaechen (4), (5) der Rohrstuecke (2), (3) vorzugsweise oval sind.

System nach den Anspruechen 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrstuecke (2), (3) und ihre Tiefenanschlaegen oder Tiefenrastungen so in der Kopfnachbildung (1) angebracht und fest mit ihr verbunden sind, dass nach Einbringen der zylindrischen Koerper (101), (201) die Ohrmuscheönachbildungen (102), (202) in gleicher raeumlicher Relation zu Referenzpunkten (18), (19), (20), (21) des Gesichtes der Kopfnachbildung (1) liegen, wie die Ohrmuscheln der Versuchsperson nach Anspruch 4 zu den entsprechenden Referenzpunkten ihres Gesichtes liegen.

RAUSCHARMER KUNSTKOPF 10. System nach den Anspruechen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfnachbildung (1) mit einer Kopfgrundplatte (40) verbunden wird und diese ihrerseits mit mechanischen Befestigungsmitteln (42), (43) fuer eine Schulternachbildung (300) und mit einem gebrauechlichen Stativgewinde (44) insbesondere derart versehen ist, dass bei erfindungsgemasser Befestigung der Kopfnachbildung (1) auf der Schulternachbildung (300) oder auf einem senkrecht stehenden Stativ (50) die Kopfnachbildung (1) bezogen auf die Referenzpunkte (18), (19), (20), (21) gegen Horizontale und Vertikale genau so ausgerichtet ist wie der Kopf der Versuchsperson nach Anspruch 4 bei normaler Kopfhaltung.

11. System nach den Anspruechen 1, 2, 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kopfnachbildung (1); zugewandte Flaeche (308) der Schulternachbildung (300) so geformt ist und einen solchen Abstand von der Ohrmuschelnachbildung (102), (202) aufweist, dass die bei Versuchspersonen durch die Schulter verursachten Anhebungen (551), (552) der Aussenohruebertragungsfunktion (550) unterhalb von 1000 Hz auch am erfindungsgemaessen System auftritt, und dass die Aussenohruebertragungsfunktion der Kopfnachbildung (1) fuer bestimmte Schalleinfallsrichtungen einen ebensolchen Einbruch (553) geringer Guete um 1100 Hz aufweist wie er auch an representativen Versuchspersonen nachweisbar iat.

12. System nach den Anspruechen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die durch (300) und (400) gebildete Oberkoerpernachbildung mit akustisch absorbierendem Material belegt ist (417).

13. System nach den Anspruechen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kasten (400) als unterer Teil der durch (400) und (300) gebildeten Oberkoerpernachbildung insbesondere als Gehaeuse fuer die zum erfindungsgemaessen Betrieb des Systems gemass Anspruch 1 erforderlichen elektrischen, elektronischen und elektromechanischen Komponenten fungiert; es enthaelt insbesondere eine transport- und betriebsfaehige Aufnahme (405), (406) oder (407), (408), (409), (410) fuer eine kleine Magnetband- RAUSCHARMER KUNSTKOPF aufzeichnungsanlage (420) oder (421), (422).

System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der behaanten Flasche des natuerlichen Kopfes entsprechende Oberflaeche der Kpfnachbildung (1) mit akustisch absorbierendem Material (17) belegt ist.

System nach den Anspruechen 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (112), (113), (212), (213) zwischen dem Ohrkanaleingang (114), (214) - definiert durch den Boden der Haupthoehlung (115), (215) der Ohrmuschelnaschbildung (102), (202) - und der Membran des am anderen Ende des zylindrischen Koerpers (101), (201) angekoppelten Mikrofons (130), (230) in seinem Volumen und in seinem linearen Abmessungen so ausgebildet ist, dass sich eine akustische Resonanz bei 14 kHz einstellt.

System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Resonanz bei 12 kHz insbesondere oberhalb der Mikrofonerenzfrequenz liegt und diese Resonanz um 12 kHz wie ein dem Mikrofon (130), (230) vongeschalteter passiver Verstwerker wirkt, der den im freien Schallfeld mit dem Mikrofon (130), (230) nutzbaren Frequenzbereich nach oben ermeitert und den Stoerabstand vergroessert.

System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das vermendete Mikrofon (130), (230) hinsichtlich seines Aequivalentvolumens so ausgewaehlt oder so konstruiert ist, dass eine Einstellung gemaess Anspruch 15 moeglich ist.

Sytstem nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikrofone (130), (230) insbesondere in ihren konstruktiven Parametern so ausgelegt oder so ausgewaehlt sind oder deren Betriebsparameter so eingestellt werden, dass die Rauschleistungsdichte (562), (662) der Mikrofone - gemessen im erfindunggemaessen System entsprechend den Anspruechen 1,7,9,10,11 - die der menschlichen Hoerschwelle aequivalente Rauschleistungsdichte (570) nicht oder nur wenig uebersteigt, d.h.

das Grundrauschen der Mikrofone (130), (230) voellig oder RAUSCHARMER KUNSTKOPF zumindest nahezuunhoerbar bleibt.

19. System nach den Anspruechen 1, 15, 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (130), (230) so konstruiert, so ausgewaehlt oder mit solchen Betriebsparametern betrieben werden, dass Schallsignale mit Pegeln im Bereich der typischen menschlichen Schmerzschwelle keine hoerbaren oder stoerenden Verzerrungen durch die Miktrofone erfahren.

20. System nach den Anspruchen 1, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere ein leistungsfaehiges Kompandersystem (419), z.B. TELECOM c4 von AEG-Telefunken, integraler Bestandteil im Kasten (400) angeordneten Elektronikkomponenten ist, welches es erlaubt, Breitbandigkeit, Rauscharmut und hohe Dynamik des erfindungsgemaessen Kunstkopfes auch bei Wiedergabe einer Aufzeichnung auf analogem Magnetband zu erhalten.

21. System nach den Anspruchen 1, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zur Ausbildung nach Anspruch 20 auch ein sog.

PCM-Adapter (421) zur Aufzeichnung der Siganle am Ausgang (509), (609) auf Magnetband in PCM-Technik integraler Bestandteil der in der Oberkoerpernachbildung (300), (400) angeordneten Elektronikkomponenten ist, welcher es erlaubt, Breitabndigkeit, Rauscharmut und hohe Dynamik auch bei der digitalen Speicherung auf Magnetband zu erhalten.

22. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zwei speziell auf den Kunstkopf abgestimmte Entzerrungsfilter (502), (602) mit den Uebertragungsfunktionen (560), (660) integraler Bestandteil der im Kasten (400) untergebrachten Elektronikkomponenten ist.

23. System nach den Anspruechen 1, 13, 20, 21 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere Gleichspannungswandler (532), (533) zur Betriebsspannungsversorgung insbesondere der Komponenten (418), (419) aus Batterien integraler Bestandteil der in der Oberkoerpernachbildung (300), (400) untergebrachten Elektronikkomponeneten sind.

RAUSCHARMER KUNSTKOPF System nach den Anspruechen 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere an von aussen gut Sichtbarer Stelle des Kastens (400) oder der Schulternachbildung (300) oder der Kopfnachbildung (1) Betriebs- und Funktionskontrollanzeigen (413) angebracht sind.

System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kasten (400) oder die Schulternachbildung (3009 insbesondere fest montierte Stecker und Buchsen (412) zum Anschluss von Versorgungs-, Ausgangs- und Steuerleitungen und zum Anchlus eines Fernbedienungsteils fuer ein innen liegendes Magnetbandgerast (420) oder (422) traegt.

System nach den Anspruechen 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulternachbildung (300) so ausgebildet ist und mit zwei Fuehrungsstangen (306), (3079 so versehen ist, dass sie als Teil einer Sitzlehne oder anstelle einer Kopfstuetze oder als Teil hiervon insbesondere in einem Fahrzeug angebracht werden kann und dort ausser der akustischen Funktion fuer den Kunstkopf noch die schuetende, stuetzende oder einen Aufprall mildernde Funktion desjenigen Sitzteiles oder Stuetzteiles uebernimmt, an dessen Stelle die Schulternachbildung (300) eingesetzt ist.

System nach den Anspruechen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfnachbildung (1) mittels einer Schnellklemmverbindung auf der Schulternachbildung (300) befestigt ist.

System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellklemmverbindung nach Anspruch 27 insbesondere als Bajonettverschluss mit den Teilen (41), (42), (43), (301), (302), (303) ausgebildet ist.

System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfnachbildung (1) zur einfachen und genauen Ausrichtung relativ zu einer Schalquelle fest verbunden ist mit einer Feileinrichtung (24) oder einer lichtoptischen Projektionseinrichtung (25), durch die ein eindeutliger Aufpunkt in einer durch die Kopfgeometrie vorgegebenen Richtung auf einem entfernt in dieser Richtung befindlichen Gegenstand oder Koerper festgelegt wird.

RAUSCHARMER KUNSTKOPF 30. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtoptische Projektionzeinrichtung (25) insbesondere als Lichtzeiger funktioniert, welche innerhalb der Kopfnachbildung (1) angebracht und fest mit dieser verbunden ist und eine Lichtmarkierung auf einen entfernt in der durch die Ausrichtung der Kopfnachbildung (1) bestimmten Richtung befindlichen Gegenstand oder Koerper projiziert.

31. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Kopfnachbildung (1) verbundene Peileinrichtung (24) insbesondere aus zwei Kopfoeffnungen (22), (23) besteht, die - aehnilich Kimme und Korn einer Waffe - das "Zielen" auf einen entfernten Gegenstand erlauben.

32. System nach den Anspruchen 29 und 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Peileinrichtung (24) oder Projektionseinrichtung (25) festgelegte Richtung vorzugsweise genau in der horizontalen Ebene (14) durch die Ohrkanaleingaenge (116), (216) und gleichzeitig in der akustischen oder mechanischen Symmetrieebeene (15) der Kopfnachbildung (1) liegt.

33. System nach den Anspruechen 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere ein dem jeweiligen Mikrofon (130), (230) zugeordneter Pegeltongenerator (501), (601) integraler Bestandteil der im Kasten (400) untergebrachten Elektronikkomponenten ist, der eine Ausgangsspannung bei z.B. 240 Hz entsprechend der Ausgangsspannungs des jeweiligen Miktrofons (130), (230) bei einem festgelegten Schalldruckpegel (z.B. 94 dB) am Ort der Kopfnachbildung (1) liefert und nach Umschaltung vom jeweiligen Impendanzwandlerausgang (507), (607) auf den Ausgang (508), (608) des Pegeltongenerators (501), (601) die Kalibrierung der gesamten nachfolgenden Elektronik bis hin zum Wiedergabekopfhoerer (506), (606) gestattet.

34. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil (403) des Kastens (400) als schalldichte Kapsel um des Laufgeraeusche verursachende Magnetbandgeraet (420) oder (422) RAUSCHARMER KUNSTKOPF ausgefuehrt ist, deren eine Wand durch die schalldicht schliessende Klappe (401) gebildet wird.

System nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die schallldichte Kapsel im unteren Teil des Kastens (400) zusaetzlich mit schallabsorbierendem Material (403) ausgekleidet ist.

System nach den Anspruechen 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Schulternachbildung (300) als auch der Kasten (400) am Boden mit einem gebraeuchlichen Stativgewinde (305), (411) ausgestattet ist.

System nach den Anspruechen 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefenanschlag jedes zylindrischen Koerpers (101), (201) im jeweiligen zylindrischen Rohrstueck (2), (3) ausgefuehrt ist durch je drei Nuten (106), (107), (108) bzw. (206), (207), (208) in den zylindrischen Koerpern (101), (201) und entsprechenden Gegenstuecken (8), (10), (12) bzw. (9), (11), (13) in den zylindrischen Rohrstuecken (2), (3).