DE3148070C2

DE3148070C2 - Lautsprechersystem

Info

Publication number: DE3148070C2
Application number: DE3148070A
Authority: DE
Inventors: Toshiji Hirakata Osaka Kato; Yozo Ibaragi Osaka Takahashi; Akira Nara Yasue
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-12-04
Publication date: 1984-06-28
Also published as: CA1168988A; DE3148070A1; GB2098025A; GB2098025B; US4410063A

Abstract

Ein Lautsprechersystem mit Frontlautsprechern (S1, S2, S3) und Kompensationslautsprechern (S5 bis S9), deren Abstrahlungsrichtungen nach rückwärts und nach oben gerichtet sind, so daß die Frontlautsprecher (S1, S2, S3) insgesamt eine flache Frequenzkurve über einem breiten Wiedergabefrequenzbereich besitzen und die Kompensationslautsprecher (S5 bis S9) eine Einsenkung der Schall leistungskurve der Frontlautsprecher (S1, S2, S3) ausgleichen.

Description

kdlna^f,
wobei bedeutet

a: den effektiven Schwingungsradius des Frontlautsprechers, dem der Kompensationslautsprecher bzw. die Kompensationslautsprecher zugeordnet ist bzw. sind;
c: die Schallgeschwindigkeit und
Av einen Koeffizient im Bereich von 0,5 ~ 1,0.

2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient k im Bereich von k = 0,5 ~ 0,6 liegt.

3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive Schwingungsradius cti eines jeden Kompensationslautsprechers so ausgewählt ist, daß er bezüglich der höheren Überschneidungsfrequenz f_c für den entsprechenden Frontlautsprecher der Beziehung genügt

/, = (0,5 ~ 0,6) dl πα_}.

4. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über wenigstens einen nach oben gerichteten Kompensationslautsprecher (44, 44a, 44c) eine Reflektorplatte, die den Kompensationslautsprecher abdeckt, derart angeordnet ist, daß die Innenwand der Reflektorplatte (R, 62, 62a, 6Zb) den abgestrahlten Schall des Kompensationslautsprechers (44, 44a, 44c) nach rückwärts richtet.

5. Lautsprechersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kompensationslautsprecher (43d, 43$ 43/) vor der Reflektorplatte (62, 62a, 62*) mit rückwärts gerichteter Abstrahlungsrichtung angeordnet ist, derart, daß der vom Kompensationslautsprecher bzw. von den Kompensationslautsprechrern (43d, 43e, 43J) abgestrahlte Schall durch die Außenfläche der Reflektorplatte (62, 62a, 626) reflektiert wird und sich divergierend in den rückwärtigen Raum ausbreitet.

6. Lautsprechersystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorplatte (62, 62a, 626) schalenförmig ausgebildet ist und wenigstens eine Öffnung in ihrem rückwärtigen Bereich aufweist.

7. Lautsprechersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorplatte (62a, 62b) als Kugelsegment, das nach rückwärts geöffnet ist, ausgebildet ist.

8. Lautsprechersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorplatte (62) aus dreieckigen Plattenkomponenten zusammengesetzt ist und nach rückwärts geöffnet ist.

9. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kompensationslautsprecher (S₅ bis S₉; 42,43; 42a, 43 a; 41b, 43b; 42c, 43c) an seiner schräg geneigten Oberfläche eines zusätzlichen Gehäuses (41; 41a; 416; 52, 53) angeordnet ist und seine Anordnung frei wählbar ist.

10. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationslautsprecher (S₅ bis S₉,42,43; 42a, 43a; 426,436; 42c, 43c) auf der Deckplatte des Lautsprechergehäuses (3) angeordnet sind.

11. Lautsprechersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Kompensationslautsprecher (Ss, S₆; 43c) die Mittelachse der Abstrahlungsrichtung nach rückwärts und nach oben gerichtet ist; bei wenigstens einem Kompensationslautsprecher (Sr, 42c), die Mittelachse der Abstrahiungsrichtung nach rückwärts und nach oben sowie in einem nach rechts gerichteten Winkel gerichtet ist, und bei wenigstens einem Kompensp.tionslautsprecher (Sn; 42c), die Mittelachse der Abstrahlungsrichtung nach rückwärts und nach oben und in einem Winkel nach links gerichtet ist.

12. Lautsprechersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kompensationsschallwiedergabeeinrichtung einen ringförmigen Schlitz aufweist, dessen Mittelachse rückwärts und nach oben gerichtet ist.

Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen aus der DE-OS 26 27 803 bekannten Lautsprechersystem, bei dem an der Lautsprechervorderseite ein Tiefmitteltonlautsprecher und ein Hochtonlautsprecher angeordnet sind, werden dem nach rückwärts abstrahlenden Lautsprecher primär nur ganz tiefe Frequenzen zugeführt. Es kann auch noch ein Anteil hoher Frequenzen zugeführt werden. In dem Übertragungsbereich, in welchem die beiden Frontlautsprecher sich überlappen, wird jedoch dem nach rückwärts abstrahlenden Lautsprecher nur ein geringer Anteil zugeführt. Hierdurch mag zwar eine bessere Tieftonwiedergabe erzielt werden, jedoch bleibt hier unberücksichtigt, daß aufgrund der Abstrahlungscharakteristiken der Frontlautsprecher deren Schalleistung im höheren Frequenzbereich abnimmt, wodurch insbesondere im Überlappungsbereich der Wiedergabebereiche der Frontlautsprecher Verringerungen der Schalleistungen entstehen.

Es ist erwünscht, daß ein Lautsprechersystem den Zuhörer mit wiedergegebenen Klängen versorgt, die unabhängig von der Frequenz auf gleicher Klanghöhe liegen.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Frequenzkurven, welche durch Messung des Schalldruckes vor dem Lautsprecher in einem reflektionsfieien Raum bei sich ändernder Frequenz der Klänge ermittelt werden, zu untersuchen, d. h. man hat bislang lediglich die Charakteristiken der direkten Klange, welche den Zuhörer direkt vom Lautsprecher erreicht haben, beachtet und die Verteilung der reflektierten, indirekten Klänge unbeachtet gelassen.

Beispielsweise ergibt sich bei einem herkömmlichen Zwei-Weglautsprechersystem, bei welchem, wie in F i %. 1 dargestellt ist, ein Tieftonlautsprecher 1 und ein Hochtonlautsprecher 2 an einem Gehäuse 3 vorgesehen sind, die aus der F i g. 2 ersichtliche kombinierte Frequenzkurve. Diese wurde gemessen in einem reflektionsfreien bzw. schalltoten Raum, wobei die Kurven A, B und C für den Tieftöner 1, den Hochtöner 2 un^ die Gesamtkombination der beiden aufgezeichnet sind. In der F i g. 3 ist eine kombinieite Kurvendarstellung der Frequenzkurven, welche in einem Hallraum aufgenommen wurden, dargestellt, wobei die Kurven A', B' und C den Kurven A, B and C in F i g. 2 entsprechen. Bei der Bestückung eines derartigen Lautsprechersystems ist man bestrebt, eine möglichst flache Frequenzkurve für das Gesamtsystem zu erzielen. Zu diesem Zweck ist die Schaltung so ausgelegt, daß der Eingangssignalpegel des entsprechenden Lautsprechers an der Überschneidungsfrequenz /c, bei welcher die Frequenzkurven A und B der beiden Lautsprecher einander schneiden, eine 3dB-Dämpfung besitzt.

Die dargestellten Frequenzkurven sind jedoch lediglich auf die direkten Klänge in der Strahlungsachse im schalltoten Raum bezogen. In der Wirklichkeit wird jedoch in einem gewöhnlichen Hörerraum der Hörer nicht nur die direkten Töne, sondern auch eine Folge von indirekten Klängen, welche von der Decke, den Wänden und dgl. reflektiert werden, wahrnehmen.

Es ist daher erwünscht, das Lautsprechersystem bzw. die Lautsprechergruppe so auszubilden, daß die Schalldrücke als Summe aus den direkten und indirekten Töneen konstant ist, unabhängig von der Frequenz. Bekanntlich wird bei einem Lautsprecher die Ausbreitungscharakteristik enger begrenzt bei höherfrequenten Tönen, d. h., daß Schalldrücke mit niedrigem Pegel ausgestrahlt werden in Richtungen, die entfernt liegen von der Achse der Schallabstrahlung. Das bedeutet, daß niedrigere Schalldrücke von der Decke und den Seitenwänden und dgl. bei hohen Frequenzen reflektiert werden. Je höher die Wiedergabefrequenz ist, um so schwächer wird die Intensität des indirekten Schalls.

Wenn die Schalleistung (definiert durch P= Ρβ_φύω mit PaIs Schalleistung, d. h. als Schallquellenausgangsleistung, ω einem festen Winkel Ρ_θψ als Schallintensität in Richtung der Winkel Θ, φ und angenähert durch P = Σ ΡβφΔω mit Ρ_θφ gemessen in einem schalltoten Raum) bei einem Lautsprechersystem herl.ömmlicher Art, wie einleitend beschrieben wurde, betrachtet wird, so ergibt sich, daß die Schalleistung abzunehmen beginnt im Hinblick auf den Tieftöner 1 und den Hochtöner 2, bei der speziellen Frequenz, bei welcher die Ausbreitungscharakteristik im bezug auf jeden der beiden Lautsprecher sich anzunähern beginnt. Lautsprecher besitzen naturgemäß ein derartiges Verhalten. Herkömmliche Lautsprechersysteme der vorstehend beschriebenen Art geben daher einen Schalldruck wieder, der abhängt von der sich ändernden Frequenz. Auf diese Weise ist es nicht möglich, eine naturgetreue Schallwiedergabe zu erzielen.

Die Rolle des indirekten Schalls für die naturgetreue Klangwiedergabe für den Hörer wurde in letzter Zeit in Betracht gezogen, da der Hörer in der Praxis gleichzeitig sowohl den von den Lautsprechern direkt kommenden Schall als auch den indirekten Schall, der von der Decke und den Wänden und dgl. im Hörerraum reflektiert wird, hört. In diesem Zusammenhang ist es aus den US-Patentschriften 40 06 311 und 41 72 585 bekannt, einen indirekten Schall positiv vorzusehen. Hierdurch soll der Raum für die Ausbreitung des wiedergegebenen Schalls erweitert werden, wobei der indirekte Schall im hohen Frequenzbereich vorgesehen ist. Dabei wird jedoch nicht in Betracht gezogen, die Frequenzkurve des -, gesamten abgestrahlten Schalls abzuflachen, so daß die erwartete naturgetreue Wiedergabe für den Hörer nicht erzielt wird.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung Sho. 54 33 854 ist zur Erzielung einer für den Zuhörer natür-

Hi liehen und lebensnahen Schallwiedergabe bekannt, die Schalleistungskurve des gesamten Hörerraums flach zu gestalten, unter Berücksichtigung der indirekten Schalleffekte. Bei diesem bekannten Lautsprechersystem wird jedoch nur eine flache Schalleistungskurve vor- -, gesehen. Unberücksichtigt bleibt die Frequenzkurve vordem Lautsprechersystem. Der direkte Schall besitzt daher keine flache Charakteristik und die Schallwiedergabe ist für den Zuhörer unnatürlich. Bisher ist man davon ausgegangen, daß die Frequenz

yi /i, unterhalb welcher eine Schalleistungsverringerung bemerkbar wird, aufgrund der Abstrahlrichtung bzw. Schallausbreitungscharakteristik des Lautsprechers ein Wert ist, der theoretisch sich ableiten läßt, indem man ein Kolbenmodell zu Hilfe nimmt, wobei

/ι = din a

ist und in dieser Gleichung cdie Schallgeschwindigkeit und ader Schwingungsradius des Lautsprechers ist. Ver-

j(i schiedene Versuche haben jedoch gezeigt, daß eine derartige Frequenz/i den tatsächlichen Gegebenheiten am Lautsprecher nicht gerecht wird. Es ist daher auch diesbezüglich eine Verbesserung notwendig.

Auch hierin kann einer der Gründe gesehen werden,

r> weshalb bei herkömmlichen Lautsprechersystemen, bei denen die Lautsprecher in der Frontplatte angeordnet sind, keine flache Schalleistungskurve aufweisen, wie es bei C in F i g. 3 gezeigt ist. Dies führt zwangsläufig zu einer unnatürlichen Schallwiedergabe auf-

4« grund einer Schalleistungsverringerung in einem bestimmten Frequenzbereich beim indirekten Schall. Aus den deutschen Auslegeschriften 1114 847, 13 03 535 und 24 35 944 ist es bekannt, auf der Deckplatte des Lautsprechergehäuses in verschiedene Rich-

4) tungen abstrahlende Lautsprecher anzuordnen. Diese dienen jedoch nicht zur Kompensation der bei höheren Frequenzen auftretenden Schalleistungsverminderung der frontseitigen Lautsprecher.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lautsprechersystem der eingangs genannten Art zu schafffen, bei dem durch Kompensation der bei höheren Frequenzen auftretenden Schalleistungsverrninderung der Frontlautsprecher unter Beibehaltung des Schalldruckes der Frontlautsprechei eine möglichst naturgetreue und

■->--> lebensnahe Schallwiedergabe zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

bo Durch die Erfindung wird ein Lautsprechersystem geschaffen mit wenigstens einem Kompensationslautsprecher, der nur im vorstehend genannten Frequenzbereich, in welchem vor dem Lautsprecher eine Verringerung der vom Lautsprecher abgestrahlten Schall-

■>i leistung auftritt, eine Schallwiedergabe liefert, so daß der indirekte Schall, der hauptsächlich durch Refiektion an den rückseitigen Wänden des vom Lautsprechergehäuse nach hinten abgestrahlten Schalls entsteht, in

diesem Frequenzbereich einen Beitrag zur Erhöhung» der Schiüloistung liefert.

Unter dem in den rückwärtigem Raum abgestrahlten Schall wird eine Sehaliabstnihlung verstanden, derart, daß der Se lalldruck des Kompensationsschaüwiedergabegeriits sich nicht direkt im vorderen Raum des Lautsprechergehliuses ausbreitet, so daß ciie Frequenzkurve an der Vorderseite des 'Lautsprechersystems in einem schalltoten Raum nicht beeinflußt wird, jedoch die nach rückwärts gerrichtele Absiruhlung im Gehäuse. Auf diese Weise ist es möglich, eine im wesentlichen flache Frequenzkurve im Hinblick auf den direkten Schall im Hörerraum zu erzielen. Gleichzeitig wird auch die Schalleistungskurve im wesenilichen flach gehalten, unabhängig von der Frequenz für das gesamte Lautsprechersystcm.

Es ist daher für den Zuhörer möglich, den direkten Schall unabhängig von der Frequenz und außerdem den gesamten Kombinierten aus direktem und indirektem zusammengesetzten Schau unabhängig von der Frequenz zu hören. Für den Hörer ergibt sich ein natürliches und lebensnahes Klangerlebnis in beliebigen Räumen, welche a.ich stark hinsichtlich derakusiischen Bedingungen voneiander abweichen können.

Bisher ist man davon ausgegangen, daß die vom Laut-Sprecher abgestrahlte Schaileistung unterhalb der im vorstehenden angesprochenen speziellen Frequenz, bei welcher die Abstrahlrichtung bzw. Richtcharakteristik sich bemerkbar macht, sich verringert, wobei diese Frequenz in herkömmlicher Weise bestimmt wird durch die Beziehung

wobei r die Schallgeschwindigkeit und α der effektive Schwingradius des entsprechenden Lautsprechers bedeuter.. Es hat sich jedoch bei Versuchen herausgestellt, daß diese Frequenz J] in Wirklichkeit der nachstehenden Beziehung genügt:

/1 = (0.5 - 0,6)c/2-i7.

40

Bei der Erfindung wird die Frequenzkurve wenigstens des Frontiautsprechers im wesentlichen flach gehalten und es ist wenigstens ein Kompensationslautsprecher in der Weise vorgesehen, daß letzterer nur die Schallleistungskurve verbessert, ohne jedoch die Frequenzkurve zu beeinträchtigen, so daß keine unerwünschte und für das Gehör unnatürlich wirkende Verringerung im speziellen im vorstehenden angesprochenen Frequenzbereich sich bemerkbar macht.

Anhand der beiliegenden Figuren soil die Erfindung noch näher 'jriäutert werden. Es zeigi

Fig.i eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Zvvei-W egiiiutsprecfiersystems;

F i g. 2 eine Kurvendarstellung der Frequenzkurve des Lautsprechersystems der F i g. 1;

F i g. 3 eine Kurvendarstellung der Schalleistungscharakteristik des Lautsprechersystems der F i g. 1;

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,-welches als Lautsprechersystem mit drei Frontlautsprechern ausgebildet ist;

F i g. 5 eine Kurvendarstellung der Frequenzkurven in den einzelnen Frequenzbereichen der Frontlautsprecher des Lautsprechersystems der F i g. 4;

F i g. 6 eine Kurvendarstellung der Schalleistungskurven in den Frequenzbereichen der Lautsprecher des Lautsprechersystems der F i g. 4;

F i g. 7 eine Kurvendarstellung der Meßergebnisse für die Frequenzkurve und die Schalieistungskurve für uen im Lajis,5ri:cr.;.'r>; -i.'Vi uc-i ;■ ;- -* verwendeten Tieftoniaulspree ~:Z\~:

F i g. Seine Kurvenua 'sicIIuiil für lic ! reuucnzkurve allein für die i'ror.uijisprcher uP.·.'. für Ui; Ges;:mtkombininion cin.'chueiiiich der Kunipensation.siauisprecher des LauispreJTcixys'e.^s ¹J er F i a. 4 in einem schaliioier, R;iu,r.:

1" i g. 9 eine K¹.. ;■'·■<; π .ij rs ic i! l; rij, J er .Sch;ilieis'.ungskurve der Froniluiitsprecher iü:ü der K.ompen>,aüonslautsprecher s(;--vi; tier ^esamion Lautspredierkombination in einem iiallrajiV::

Fig. 10 ein elektrisches Schaltbild einer Frequenzweiche im Lautsprechersystem der F i g. 4 und

Fig. 11 bis Fig. 17 Heitert Ausrjhrungsbeispiele iiiii zwei rruntiuutsprechcn.

Beim Ausfiihrungsbeispie! der F i u. 4 sind Lautsprecher Si, 6*2 und S3 i.i der Fron'.piaite des L:.utsprechergehäjses angeorünei. Es handelt sich um einen Tieftonlautsprecher, um einen Mitteltoniautsprecher und einen Hochlonlautsprecher. In eier F i g. 5 ist die Frequenzkurve an der Vorderseite des Lauisprechersystems aufgezeichnet. Diese besieht aus den Komponenten, welche durch die Kurven P₁. P> und P, in den Frequenzbereiche"! der Lautsprechersich zusammensetzt. Die resultierende Kurve besitzt eine letztlich f.ache Form über den gesamten Wiedergabefrequenzbereich. Auf der De-kpuUü ces Lautsprechergehäuses sind Lautsprecher Sa, Sj. .-·,,. S-, S* und S._; angeordnet. Diese Lautsprecher dienen zur Kompensation der Schallleistung und die Mittelachsen der Schaüabsirahlungen dieser Lautsprecher simi .schräg nach rückwärts geneigt.

Der Kompensaiionslautsprecher Sj dient zur Kompensation für Gen Ticitonluutsprechir S₁ und ist in der Weise angeordnet, daß sein Schau ciurch eine Refiektorpiatte Ä, welche übe^ ihm angeoidnet ist. derart reflektiert wird, daß er divergierend nach rückwärts und nach oben gerichtet sich ausbreitet und letztlich den indirekten Schall bildet. Die Reflektorplatte R besteht aus zwei trapezförmigen Platten, die in einem V-förmigen Winkel aneinandergefügt sind, wie dies ir. der F i g. 4 dargestellt ist. Die Schalleistungskurven der beiden Lautsprecher S\ und Sj sind in der F i g. 6 in den Kurven £Ί und Ea dargestellt. Die restlichen Lautsprecher, insbesondere die Lautsprecher S5. S_;,, Sr und S_s dienen zur Kompensation für den Mitteltonlauisprecher S;. Von diesen vier Lautsprechern sind die Lautsprechers? und S₆ nach rückwärts und nach oben gericrr.e:. während die beiden Lautsprecher S: und S_s nach rückwärts und nach oben gerichtet sind und außerdem im Winkel nach rechts und nach links gerichtet sind. Mit einer derartiger. Anordnung ergibt sich ein von den Lautsprechrem S3. S;„ S₇ und Ss abgestrahlter Schall, welcher divergierend nach rechts und nacn links, nach rückwärts und nach oben sich ausbreitet. Dieser Kompensationsschall wird von den Wänden und dgl., die hinter dem Lautsprechergehäuse vorhanden sind, reflektiert. Auf diese Weise entsteht der indirekte Schall. Die Schaüeistungskurven für die Lautsprecher S₅, S₆, Sr und S₈ sind in der F i g. 6 durch die Kurve E$ dargestellt. Auf diese Weise erfolgt eine Kompensation für den Frequenzbereich, in welchem eine Verringerung in der Schalleistung für den Mitteltonlautsprecher Sj, welcher durch die Kurve Ei dargestellt ist, auftritt.

Der Lautsprecher S? dient zur Kompensation für den Hochtonlautsprecher S3 und strahlt den Schall durch einen ringförmigen Schlitz S₉, ab.

Der Lautsprecher Sg ist so angeordnet, daß seine Mittelachse sich nach rückwärts und nach oben erstreckt.

Demzufolge breitet sich der abgestrahlte Schall divergierend in den gesamten rückwärtigen Raum nach oben hin aus. Die Leistungskurven für den Hochtonlautsprecher S} und den Kompensationslautsprecher S9 sind in der F i g. 6 durch die Kurven £3 und £9 wiedergegeben. Aus der F i g. 6 ist zu ersehen, daß die Schalleistungskurve für den gesamten kombinierten Schall im wesentlichen flach über den gesamten Wiedergabefrequenzbereich verläuft.

Die F i g. 7 zeigt den Verlauf der Frequenzkurve ,P„ und die Schalleistungskurve £» nur fur den Tieftonlautsprecher Si, wie er tatsächlich gemessen wurde. Der effektive Schwingungsradius des Lautsprechers ist mit 34 cm festgelegt. In der F i g. 7 sind mit/), /2, /3 und/,, die folgenden Frequenzen bezeichnet:

/1 = 0,5c/2n_O] (« 160 Hz)
/2 = 0,6c/2na_l (« 190 Hz)
/3 = c/2nai (« 320 Hz),

wobei a\ der effektive Schwingungsradius des Tieftonlautsprechers Si und/ 500 Hz, welches die Überschneidungsfrequenz in Kombination mit dem Mitteltonlautsprecher ist, sind.

Der Kurvenverlauf für die Klangleistung £„ zeigt einen höheren Pegel als den der tatsächlich vom Lautsprecher abgestrahlten Schalleistung an, in einem Frequenzbereich, der unterhalb etwa 50 Hz liegt. Der Grund hierfür liegt darin, das die Ausbildung des Hallraums Resonanzen in diesem Freuquenzbereich erzeugt und s'ehende Wellen vorhanden sind, so daß der Kurvenverlauf eine Einsenkung aufweist, ähnlich der Einsenkung beim Schaildruckkurvenverlauf P_w (Frequenzkurve) ohne Resonanz. Aufgrund der Kurvendarstellung läßt sich ermitteln, daß die Schalleistungsabsenkung über den Bereich um (0,5 ~0,6)c/2na\ hinaus in Erscheinung tritt. Demgemäß erzielt man eine optimale Kompensation mittels des Kompensationslautsprechers innerhalb eines Bereiches von (0,5 ~ 0,6)c/2nai bis zur Überschneidungsfrequenz f_c wie in Kombination mit dem Lautsprecher, der den nächsthöheren Frequenzbereich überdeckt, erläutert. Eine gewisse Verbesserung kann erwartet werden, wenn die Kompensation den Bereich von cl2na\ bis zur Überschneidungsfrequenz fc oder irgendeinen Frequenzbereich innerhalb des Absenkungsbereiches überdeckt.

Im folgenden werden die Eigenschaften des Lautsprechersystems der F i g. 4, welches ein Ausführungsbeispiel ist, noch im einzelnen erläutert:

Die F i g. 8 zeigt Frequenzkurven, welche vor dem Lautsprecher gemessen wurden, wenn nur die Frontlautsprecher Si, S2 und S3 in Betrieb sind und beim Betrieb dieser Lautsprecher zusammen mit den Kompensationslautsprechern S₄, S5, S₆, S₇, S₈ und S₉. Diese Kurven sind mit P_F und P, bezeichnet. Aus der Kurvendarstellung ergibt sich, daß der direkte von den Kompensationslautsprechern kommende Schall den direkten von den Frontlautsprechern kommenden Schall nicht wesentlich beeinflußt. Hierzu muß darauf hingewiesen werden, daß die Kurven in einem schalltoten Raum gemessen wurden, d. h. mit anderen Worten, daß der direkte Schall der Lautsprecher gemessen wurde.

In der F i g. 9 sind gemessene Kurvendarstellungen gezeigt für die Schalleistung in einem Hallraum. Die Kurve Efzeigt die Schalleistung beim Betrieb der Frontlautsprecher allein. Die Kurve E, zeigt die Schalleistung der Kompensationslautsprecher und die Kurve E₁ zeigt die Schalleistung beim Betrieb aller Lautsprecher. Die Kurve E, verläuft über den gesamten Wiedergabefrequenzbereich im wesentlichen flach.

Die F i g. 10 zeigt ein Schaltbild für eine Frequenzweiche des Lautsprechersystems, wobei Dämpfungsglieder ATT vorgesehen sind zur_; Einstellung der Frequenzkurven nach Wahl des Zuhörers.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, läßt sich mit Hilfe der Kompensationslautsprecher die Schalleistungskurve abflachen, ohne daß dabei der direkte Schall, welcher vor dem Lautsprecher abgestrahlt wird, beeinträchtigt wird. Demgemäß strahlen die Kompensationslautsprecher einen Kompensationsschall so ab, daß dieser in dem Frequenzbereich liegt, in welchem die von den Frontlautsprechern abgestrahlte Schallei-

stung eine Einsenkung aufweist. Eine Überschreitung über diesen Bereich hinaus ist unerwünscht.

Da die Kompensationslautsprecher einen indirekten Schall vorsehen, durch welchen die Schalleistungsabsenkung des von den Frontlautsprechern abgestrahlten Schalls in den bestimmten Frequenzbereichen, in welchen sich die Richtcharakteristik dieser Lautsprecher bemerkbar macht und eine derartige Einsenkung erzeugt, ausgleicht, ist es von Vorteil, wenn die Kompensationslautsprecher praktisch keine Richtcharakteristik in diesem Kompensationsschallfrequenzbereich besitzen, damit für den Kompensationsschall keine Schalleistungseinsenkung auftritt. Dies wird dadurch gewährleistet, daß vernachlässigbare Scrialldrücke von überall hei im Hörerraum direkt von dem Kompensationslautsprecher kommen. Dieses Ziel läßt sich erreichen durch entsprechende Wahl des effektiven Schwingungsradius cn der Kompensationslautsprecher unter Berücksichtigung der oberen Grenzfrequenz /■ des Kompensationsschalls, indem folgende Beziehung erfüllt wird;

Fi = (0,5 ~ 0,6)ο'2πύ3.

Der Zuhörer, der mit dem direkten und indirekten Schall versorgt wird, hört diesen Schall, dessen Verhalten unabhängig von der Frequenz ist. Die Frequenzkurve verläuft konstant für den direkten und indirekten Schall.
In den Fig. 11 bis 17 sind abgewandelte Ausführungsbeispiele dargestellt. Es handelt sich hier um Zwei-Weglautsprechersysteme. Die Tieftonlautsprecher i und die Hochtonlautsprecher 2 in den Ausführungsbeispielen der Fig. 11 bis 17 sind identisch mit denen in der F i g. 1.

Wie aus den Fi g. 11 bis 13 zu ersehen ist, befinden sich in entsprechenden Untergehäusen erste Kompensationslautsprecher 42,42a, 426 und zweite Kompensationslautsprecher 43, 43a und 436. Die Untergehäuse bzw. Nebengehäuse sind als trapezförmige Behälter ausgebildet, an denen an den geneigten Gehäuseplatten die Kompensationslautsprecher angeordnet sind.

Es sei angenommen, daß an die ersten Kompensationslautsprecher 42,42a und Mb elektrische Eingangssignale geliefert werden, die in geeigneter Weise durch die Frequenzweiche oder dgl. aufgeteilt werden, so daß eine Wiedergabe im Frequenzbereich von /1 = (0,5 ~ 0,6)Γ/2πα, bis/// = /_c = (0,5 ~ 0fi)d2nO) vorgesehen wird. Hierbei bedeuten c die Schallgeschwindigkeit, αϊ den effektiven Schwingungsradius des Tietonlautsprechers 1, α; deneffektivenSchwingungsradius der Kompensationslautsprecher 43,/_c die Überschneidungsfrequenz zwischen dem Tieftonlautsprecher 1 und dem Hochtonlautsprecher 2. Ferner werden die

ίο

zweiten Kompensationslautsprecher 43, 43α und 43b mil elektrischen Eingangssignalen versorgt, welche durch die Freuquenzweiche in geeigneter Weise aufgeteilt sind, so daß eine Wiedergabe im Frequenzbereich von / = (0,5 ~ 0,6)α7πβ2 bis weiter nach oben erfolgt, wobei Ct₁ der effektive Schwingungsradius des Hochtonlautsprechers 2 ist.

Mit einem derartigen Lautsprechersystem kann der Zuhörer den direkten Schall des Tieftonlautsprechers 1 und des Hochtonlautsprechers 2 zusammen mit den indirekten Klängen hören. Der Frequenzbereich, in welchem die Einsenkung im indirekten von den Lautsprechern 1 und 2 abgestrahlten Klang vorhanden ist, sind die ersten und zweiten Kompensationslautsprecher 42, 42a, 41b. 43, 43a und 43ö eingeschaltet, so daß die indirekten Klänge sich überlappen und der von den Lautsprechern 42, 43 usw. abgestrahlte Klang, welcher von der rückwärtigen Wand reflektiert wird, die Einsenkung der Schalleistung beim indirekten Schall des Niedertonlautsprechers und des Hochtonlautsprechers ausgleicht. Auf diese Weise ist es möglich, die Schalleistungskurve über den gesamten Wiedergabefrequenzbereich abzuflachen.

Beim Ausführungsbeipsiel der Fig. Π sind die ersten und zweiten Kompensationslautsprecher 42, 43 in einem trapezförmigen Gehäuse 41 so angeordnet, ^aß die Abstrahlungsachsen der Kompensationslautsprecher nach rückwärts in nach außen divergierenden Winkeln gerichtet sind. Es ist jedoch auch möglich, daß die Kompensationslautsprecher so angeordnet sind, daß ihre Abstrahlungsachsen nach rückwärts und mit nach innen konvergierenden Winkeln verlaufen, wie das in F i g. 12 dargestellt ist. Es ist auch möglich, die Achsen der Abstrahlrichtungen der Kompensationslautsprecher nach rückwärts und nach oben zu richten, wie es in Fig. 13 dargestellt ist.

Bei diesen Ausfuhrungsbeispielen, bei denen die ersten und zweiten, getrennt von dem Lautsprechergehäuse 3 hergestellten Kompensationslautsprecher, welche in den zusätzlichen Boxen 41 angeordnet sind, ist es dem Zuhörer freigestellt, wie er die Boxen 41 anordnet. Es ergeben sich eine eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten, beispielsweise die, welche in den Figuren dargestellt sind. Die Wahl kann in Abhängigkeit von den jeweiligen akustischen Gegebenheiten des Raumes getroffen werden, in welchem die Lautsprecher installiert sind.

Es ist auch möglich, wie in F i g. 14 dargestellt, die ersten und zweiten Kompensationslautsprecher 42c; 43c an der Deckplatte des Gehäuses 3 mittels Standfüßen 52 und 53 anzuordnen, so daß die Achsen der Abstrahlrichtung geneigte Winkel besitzen.

Auch ist es möglich, den Winkel des Abstrahlungsbereichs zu verbreitern, indem die Auflagefläche oder Grundfläche, auf welcher die Kompensationslautspreeher angeordnet werden, gekrümmt ausgebildet sind.

Die Anzahl der ersten und zweiten Kompensationslautsprecher ist auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigte Anzahl nicht beschränkt. Es ist vielmehr eine freie Wahl der Anzahl der Lautsprecher in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebeheiten möglich.

Wie bereits erwähnt, wird durch die Erfindung eine Abflachung bzw. eine ebene Ausbildung der Schalleistungskurve und der Frequenzkurve erzielt, indem erste und zweite Kompensationslautsprecher als indirekte Schallabstrahlungsquelle verwendet werden. Außerdem wird im Wiedergabeschallfeld die ansonsten in Erscheinung tretende Einsenkung in der Schalleistungskurve beim indirekten Schall in einem bestimmten Frequenzbereich ebenfalls ausgeglichen. Auf diese Weise wird daher eine hervorragende akustische Wiedergabe gewährleistet.

Das in der F i g. 15 dargestellte Ausführungsbeispiel ist mir einer Reflektorplatte 62 ausgestattet und besitzt einen ersten Kompensationslautsprecher, der hinter einer Öffnung in der Deckplatte des Lautsprechergehäuses 3 angeordnet ist. Die Abstrahlrichtung dieses Lautsprechers ist nach oben gerichtet.

Die den ersten Kompensationslautsprecher 44 überdeckende Reflektorplatte 62 ist so angeordnet, daß sie über der Öffnung des ersten Kompensationsiautsprechers 44 liegt. Die Reflektorplatte besitzt im wesentlichen die Form einer Hohlpyramide, die zur Hälfte aufgeschnitten ist, wobei die Öffnung etwa in der Ebene der Rückwand des Lautsprechergehäuses liegt.

Zweite Kompensationslautsprecher 43a¹ sind so angeordnet, daß ihre Abstrahlungsachsen gegen die Außenwandteile der Reflektorplatte 62 gerichtet sind.

Mit einem derartigen Aufbau wird der von dem ersten Kompensationslautsprecher 44 abgestrahlte Schall durch die Innenwände der Reflektorplatte 62 nach rückwärts reflektiert. Von dort wird dieser Schall durch die hinter dem Lautsprechergehäuse 3 angeordnete Wand nach vorne reflektiert. Dieser Schall erreicht somit den Zuhörer letztlich als indirekter Schall.

Andererseits wird der von den zweiten Kompensationslautsprechern 43a¹ abgestrahlte Schall schräg nach rückwärts durch die Außenwandteile der Reflektorplatte 62 reflektiert und schließlich von der hinter dem Lautsprechergehäuse angeordneter. Wand wieder nach vorne reflektiert, so daß auch dieser Schall den Zuhörer als indirekter Schall erreicht.

Dieser indirekte Schal!, welcher von den ersten und zweiten Kompensationslautsprechern 44 und 43a¹ kommt, dient zur Kompensation im Frequenzbereich, in welchem die Einsenkung bei dem von den Lautsprechern 1 und 2 abgestrahlten indirekten Schall auftritt. Auf diese Weise ist es möglich, die Schalleistungskurve über den gesamten Wiedergabefrequenzbereich abzuflachen.

Die Reflektorplatte 62 ist do angeordnet, daß ihre geneigten Flächen mit den Abstrahlungsachsen sowohl der ersten als auch der zweiten Kompensationslautsprecher 44 und 43a" sich schneiden. Breite Bereiche der Schallausbreitung werden daher reflektiert, so daß in vorteilhafter Weise ein gleichförmiges indirektes Schallfeld erzeugt wird.

Ferner kann in vorteilhafter Weise am ersten Kompensationslautsprecher 44 ein akustisches Filter durch Hohlraumresonatorwirkung vorgesehen sein, welche bewirkt wird durch das Volumen des Raumes, welcher von der Reflektorplatte 62 umfaßt wird. Hierdurch läßt sich auf einfache und elegante Weise eine Beschränkung des abgestrahlten Schalls auf genau den gewünschten Frequenzbereich in Zusammenwirkung mit der Frequenzweiche erzielen. Es läßt sich damit auf einfache Weise eine geeignete Ausgewogenheit (Balance) zwischen dem direkten und indirekten Schall erzielen. Gegebenenfalls kann die Reflektorplatte 62 mit einer schallabsorbierenden Beschichtung oder dgl. versehen sein. Auf diese Weise läßt sich die Frequenzkurve bezüglich des indirekten Schalls verändern.

Außerdem ist es möglich, die Gestalt der Reflektorplatte anders auszubilden als beim vorbeschriebenen Ausfuhrungsbeispiel. Beispielweise kann diese Platte 62a kugelförmig, insbesondere viertelkugelförmig, wie

es in Fig. 16 gezeigt ist, ausgebildet sein. Auf diese Weise wird eine Schallausbreitung in einem noch breiteren Reflexionswinkelbereich möglich.

Ferner kann die Reflektorplatte 62b irn wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet sein, wie es im Ausführungsbeispiel der Fig. 17 gezeigt ist. Die halbkugelförmige Platte ist an ihrem rückwärtigen Teil mit einer Anzahl von Perforationen 63 versehen, um eine Schallausbreitung zu ermöglichen.

3ei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Reflexion in einem breiten Winkelbereich möglich. Ferner können unterschiedliche Frequenzkurven des ersten Kompensationslautsprechers 44chervorgerufen werden. Dies ist möglich durch die geeignete Wahl des Volumens der halbkugelförmigen Reflektorplatte 62b und durch die Gestalt der Perforationen 63. Hierdurch iäßt sich die Funktion des akustischen Filters, das dabei gebildet wird und mit der Frequenzweiche zusammenwirkt, verändern.

In den Fig. 16 und 17 sind ferner zweite Kompensa- 2c tionslautsprecher 43eund 43/vorgesehen.

Mit der Erfindung ist es möglich, die ansonsten auftretende Einsenkung der Schalleistungskurve beim indirekten Schall in bestimmten Frequenzbereichen im Hörrerraum auszugleichen. Auf diese Weise läßt sich eine ausgezeichnete Schallwiedergabe ohne unnatürliche Störungen aufgrund derartiger Einsenkungen im indirekten Schall erzielen.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Kompensationsschallwiedergabeeinrichtungen auf der Deckplatte des Lautsprechergehäuses angeordnet. Es ist jedoch möglich, die Kompensationsschallwiedergabeeinrichtungen anders anzuordnen als es bei den Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Es ist lediglich notwendig, daß der Schall zunächst in den rückwärtigen Raum von den Kompensationslautsprechern abgestrahlt wird. Insofern können die Kompensationsschallwiedergabeeinrichtungen auch zu beiden Seiten oder an der Rückseite des Lautsprechergehäuses angeordnet sein. Es sprechen jedoch bestimmte Vorteile insbesondere die leichtere Montage und auch der verringerte Platzbedarf und dergleichen dafür, daß man die Kompensationsschallwiedergabevorrichtungen auf der Deckplatte, welche insbesondere eine gekrümmte Form aufweisen kann, anordnet.

Die Erfindung schafft somit ein Lautsprechersystem mit Frontlautsprechern S], S2, S3 und Kompensationslautsprechern Ss bis S9, deren Abstrahlungsrichtungen nach rückwärts und nach oben gerichtet sind, so daß die Frontlautsprecher S], S2. S) insgesamt eine flache Frequenzkurve über einem breiten Wiedergabefrequenzbereich besitzen und die Kompensationslautsprecher Ss bis S9 eine Einsenkung der Schalleistungskurve der Frontlautsprecher S₁, S₂, S₃ ausgleichen (F i g. 4).

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

to 15 20 25 Patentansprüche:

1. Lautsprechersystem mit wenigstens einem in der Frontseite des Lautsprechergehäuses angeordneten Frontlautsprecher, dessen Achse der Abstrahlrichtung nach vorne gerichtet ist, und wenigstens einem Kompensationslautsprecher, dessen Schallausbreitung im wesentlichen frei von einer Schallausbreitung in Vorwärtsrichtung, in Rückwärtsrichtung gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anheben de/"Schalleistung in dem Frequenzbereich, in welchem die Schalleistungskurve für den bzw. die Frontlautsprecher eine Einsenkung aufweist, jeder Kompensationslantsprecher (S₅ bis S₉; 42,43; 42a, 43a; 426,43*; 42c, 43c; 434 44; 43«; 44a; 43/, 44c) einen Frequenzbereich (J) abdeckt, der bestimmt ist durch