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Verfahren zur Beeinflussung der Ausdehnung und Lage einer
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Phantomschallquelle bei mehrkanaliger Lautsprecherwiedergabe Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur verbesserten mehrkanaligen Wiedergabe von Schallereignissen
mittels Lautsprechern (oder Kopfhörern) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist bekannt, daß man die stereophonische
Wiedergabe von Schallereignissen dadurch verändern kann, daß man den beiden Hauptsignalen
viele Nebensignale wachsender Verzögerungszeit und abnehmender Amplitude zusetzt.
Dadurch wird eine künstliche Halligkeit erzeugt, wenn die Verzögerungszeit so gewählt
wird, daß die Mehrfachechos erst nach einer Zeit von mindestens 1 Sekunde auf eine
unhörbare Stärke abgeklungen sind (Nachhallzeit ca. 1 Sekunde).
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Diese Beeinflussung ergibt eine Halligkeit, die Räumlichkeit vortäuschen
soll, die jedoch in dieser Form leider die Klarheit der Wiedergabe der Phantomschallquellen
noch weiter herabsetzt, als dies ohnehin schon der Fall ist. Es wurde bisher nicht
erkannt, daß die Punktualität einer Phantomschallquelle günstig beeinflußt werden
kann und daß die Punktualität vor allem die Klarheit der Stereowiedergabe bestimmt.
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Im weiteren ist zwar bekannt, daß die Schallquellenentfernung übertragen
werden kann /1, 2/, nicht aber daß bei gegebener Stereowiedergabe die Phantomquellenentfernung
durch einen Zusatzlautsprecher, der die Kopfschwingung beeinflußt, verändert werden
kann.
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Zur richtungsabhängigen Wiedergabe von Schallquellen durch z. B.
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zwei Lautsprecher erscheint die sogenannte Phantomquelle (PSQ) ih
Abhängigkeit von der angelegten Signalspannung irgendwo zwischen den Lautsprechern.
Diese Phantomschallquelle unterscheidet sich ohne besondere Maßnahmen sehr von einer
realen Schallquelle.
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Insbesondere ist sie sehr breit, räumlich flach und über der Lautsprecherverbindungslinie
eleviert. Zeitlich veränderliche Musikpassagen können beispielsweise nicht so gut
aufgelöst werden.
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Die Verhältnisse lassen sich am Beispiel zweier Lautsprecher
(Fig.
1) darstellen. Sie strahlen beide das gleiche Signal ab, so daß der Zuhörer die
PSQ in der Mitte und sehr nahe wahrnimmt.
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Die Phantomschallquelle erscheint außerdem - je nach dem Winkel 6,
unter dem der Zuhörer die Lautsprecher sieht - sehr nahe. Die gehörte Entfernung
hängt vom Winkel d ab. Das Näherkommen beruht darauf, daß mit größer werdendem Winkel
d der Kopf weniger bewegt wird und damit die wahrgenommene Entfernung abnimmt /3/.
(Eine gezielte Entfernungssteuerung nutzt als einziges Verfahren die Zweiebeneneidophonie./1,
2/ aus.) Die große Ausdehnung und Elevation der Phantomschallquellen ist für die
akustische Wiedergabequalität sehr nachteilig, weil einerseits die räumliche Ortbarkeit
stark eingeschränkt wird und andererseits auch die zeitliche Transparenz stark leidet.
Das bekannte und gefürchtete "Loch in der Mitte bei Stereoaufnahmen bezeugt dies.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vornehmlich die Phantomquellenwiedergabe
bezüglich Ortbarkeit und Deutlichkeit so zu verbessern, daß sie derjenigen einer
realen Schallquelle gleicht, und außerdem Methoden anzugeben, durch.die die Phantomquelle
in ihrer Entfernung verändert werden kann. Diese beiden Aufgaben - Punktualisierung
und Veränderung der Entfernung -werden durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1
-aufgeführten Verfahrensschritte gelöst. Eine Weiterbildung des Verfahrens ist in
Anspruch 2 beschrieben. In den Ansprüchen 3 bis 12 sind Vorrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens beschrieben. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert
Es zeigen: Fig. 1 Wahrgenommene PSQ bei kohärenter Beschallung durch zwei Lautsprecher
Fig. 2 Kurven gleicher Phase in typischer Abhörposition a) bei Phantomquellenbeschallung
b) bei einer realen Schallquelle Fig. 3 Prinzipielle Einwirkung des Körperschalls
auf das Innenohr Fig. 4 Versuchschaltung zur Verbesserung der Phantomquellenwiedergabe
Fig.
5 Verbesserung der PhantWomqueilens-*redbxgUbe durch Nebensignale (Kurzzeitreflexionen)
Fig. 6 Verbesserung der Phantomquellenwiedergabe bei Zweikanalstereophonie durch
Ein- bzw. Zweifachkurzzeitreflexionen Fig. 7 Verbesserung der Phantomquellenwiedergabe
bei Zweiebeneneidophonie Fig. 8 Verbesserung der Phantomquellenwiedergabe und Hervorhebung
eines Soloinstrumentes durch gesteigerte Phantomquellenwiedergabe bei Zweiebeneneidophonie
Fig. 9 (a-d) Ausführungsformen von Lautsprechern mit akustischer Kurzzeitreflexion
zur verbesserten Phantomquellenwiedergabe Fig. 10 (a,b) Ausführungsbeispiel einer
Konzertsaalseitenwand zur Erzeugung von Kurzzeitreflexionen zur Steigerung der Deutlichkeit
der Seitenreflexionen und der Räumlichkeit Fig. 11 Veränderung der Wiedergabeentfernung
von Phantomschallquellen bei Stereowiedergabe durch zusätzliche Dipolstrahle zur
Anregung von Kopfschwingungen Fig. 12 Veränderung der Entfernung der Phantomschallquelle
durch einen zusätzlichen Punktlautsprecher bei Stereowiedergabe Die Figur 2 zeigt
die Schallfelder (Kurven gleicher Phase) bei Phantomschallquellenwiedergabe (Fig.
2a) und bei Wiedergabe einer realen Schallquelle (Fig. 2b). Der Grund für die unterschiedlichen
Höreindrücke kann nur in den verschiedenartigen Wellenfronten liegen, die die beiden
Wiedergabearten erzeugen. Die typische Abhörposition ist etwa durch das Kreuz markiert.
Am Ort des Zuhörers hüllen die Wellenfronten den Kopf ein (Fig. 2a), so daß die
Körperschallanregung des Kopfes sicherlich anders ist als bei einer Punktschallquelle
(Fig. 2b). In /3/ wird dargelegt, daß die Unterscheidung, ob eine Schallquelle vorn
oder hinten gehört wird und wie weit sie empfunden wird, von der Körperschallanregung
des Kopfes abhängt und daß diese Einwirkung auf das Gehör über einen nichtlinearen
Prozeß im Innenohr erfolgen muß. Indem die Körperschallanregung
im
Verhältnis zur Erregung der Trommelfelle abnimmt, wird die Schallquelle näher gehört.
Aus dem gleichen Grund erscheint im Aufbau nach Fig. 2a die Phantomschallquelle
näher, weil die relative Körperschallanregung sicherlich abnimmt. Im Extremfall,
wenn der Zuhörer zwischen den Lautsprechern sitzt (d = 1800) wird die Schallquelle
bekanntlich im Kopf gehört. In diesem Fall nämlich bleibt der Schädel in Ruhe.
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Es ist naheliegend anzunehmen, daß auch die Empfindung der Punktförmigkeit
einer Quelle durch die Körperschallaufnahme beeinflußt wird, und zwar so, daß steigende
Körperschalleinwirkung (Schädel -Gehirnmasse - Innenohr) steigende "Punktualität"
zur Folge hat /4/.
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In /5/ werden acht verschiedene Wege, über die Körperschall ins Gehör
gelangt, beschrieben. Insbesondere gibt es zwei Wege, bei denen das Innenohr von
außen angeregt wird. Beide haben gemäß /5/ den gleichen Frequenz- und Amplitudengang.
Die Übertragung findet bis etwa 1 kHz statt. Der erste Weg (Fig. 3) geht über den
Schädel durchs Gehirn ans Innenohr (kr), der zweite auf zunächst normalem Weg über
das Trommelfell ins Mittelohr. Dort tritt er als Körperschall in den Kopf aus und
erreicht das Innenohr (Km) von außen wie beim ersten Weg.
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Die Hypothese ist, daß die Körperschallanregung des Kopfes bei konkaven
Wellenfronten (vgl. Fig. 2a) geringer ist als bei konvexen (vgl. Fig. 2b) und dadurch
die Quelle als weniger punktförmig empfunden wird. Infolgedessen müßte man bei Phantomanregung
die Wiedergabe durch zusätzliche Körperanregung in richtiger Phasenlage punktförmiger
machen können. Versuche bestätigten diese Vermutung.
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In Fig. 4 wird zunächst durch gleiche Signale auf beiden Lautsprechern
in der Mitte eine Phantomquelle erzeugt, die durch zusätzliche Körperschallanregung
über den Körperschallsender (K5) punktförmiger und plastischer wirkt, ohne daß ihre
Entfernung sich ändert. Das Verzögerungsglied T im Körperschallkanal dient zum Laufzeitausgleich
und wird so eingestellt, daß der Körperschall und der Ohrschall gleichzeitig am
Ort des Zuhörers eintreffen. Am Dämpfungsglied D kann eine passende Amplitude eingestellt
werden.
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Umgekehrt gelingt es auch, durch gegenphasigen Zusatz von Körperschall
eine Einzelquelle -so zu verbreitern, daß sie ähnlich wie eine normale Phantomschallquelle
klingt. Die "normale" Körperschal; anregung über Weg 1 (Fig. 3) wird durch eine
negative Anregung durc den Körperschallsender (K5) kompensiert. An beiden Versuchen
ist bemerkenswert, daß die Pegeleinstellung des Körperschallsenders kri ist. Die
Wirkung setzt plötzlich ein und wird durch Pegelsteigerunc bezüglich der Punktförmigkeit
nicht wesentlich verbessert. Hingeger wird bei zu starker Anregung eine Klangverfärbung
beobachtet, die den Charakter der Schallquelle verändert (Fig. 4).
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Gemäß Fig. 3 muß auch eine künstliche "Punktualisierung" der Phantomschallquelle
auf dem Weg 2 möglich sein. Wenn nämlich infolge konkaver Wellenfronten die Körperschallanregung
über Weg 1 zu schwach ist, kann man versuchen, diese Anregung über Weg 2 auszugleichen,
indem man dem Luftschall ein Nebensignal passender Verzögerung, Amplitude und gleicher
Polarität zusetzt. In Fig. 5 gelangt das Hauptsignal über einen AddiererA und einen
Leistungsverstärker V in gleicher Stärke auf beide Lautsprecher. Gleichzeitig wird
über eine Verzögerungsleitung als Nebensignal eine Kurz zeigt reflexion mit einer
Verzögerungszeit von T = 0,3 - 1,8 ms erzeugt.
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Dieses Signal wird im Dämpfungsglied D um ca. 15 - 12 dB abgeschwäz
und im Addierer A dem Hauptsignal zugesetzt. Die Punktualisierung über Weg 2 gelingt
tatsächlich. Ein gegenüber dem Hauptsignal um etwa 0,3 - 1,8 ms verzögertes und
um ca. 15 - 20 dB geschwächtes Nebensignal (Kurzzeitreflexion) bewirkt, daß die
Phantomquelle pun] förmiger wird und aus der Elevation in die Lautsprecherebene
herab rutscht. Bei unveränderter Entfernung erscheint die gehörte Quelle wesentlich
plastischer. Auffällig ist, daß die Verzögerungszeit nicht sehr kritisch ist - es
ergeben sich, etwa gleiche Resultate bei 0,6 - 1,8 ms Verzögerungszeit -, daß hingegen
die Pegeleinstel lung sehr sorgfältig vorgenommen werden muß. Die Wirkung der Kurzzeitreflexion
setzt etwa bei 15 dB Dämpfung gegenüber dem Hauptsignal ein und hat einen guten
punktualisierenden Einfluß bis zu einer Dämpfung von 12 dB. Bei noch größeren Pegeln
der Kurzzeitreflexion (bis zu Dämpfungen von 6 dB unterhalb des Hauptsignals)
ändert
sich außerdem stark die Klangfarbe. Gitarrenmusik wirkt z. B.
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aggressiver.
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Eine Schaltung zur Punktualisierung der Phantomschallquellenwiedergabe
einer Stereoanlage zeigt Fig. 6. Die Hauptsignale A, B beider Stereokanäle gelangen
jeweils über die Addierer A, A' und die Leistungsverstärker V, V' wie üblich auf
beide Lautsprecher (respektive Kopfhörer). Außerdem werden die Hauptsignale A, B
jeweils in jedem Kanal abgegriffen und zweimal je mit ca. 0,8 ms hintereinander
verzögert. Das erste verzögerte Signal T1 (bzw. T1,) wird um ca. 12 -15 dB abgeschwächt
und im Addierer A (bzw. A') dem jewiligen Haupt-
signal A, B zugesetzt. Die zweite VerzOgerung T2 wird bei etwa gleicher Dämpfung
jeweils dem anderen Kanal zugesetzt. Diese Zweifachverzögerung wird durch die Prinzipskizze
der Fig. 3 nahegelegt, da man davon ausgehen kann, daß auch bei normalem Hören eine
Kreuz kopplung des Körperschalls auf beiden Innenohren vorliegt. Hörversuche zeigten
jedenfalls eine deutliche Verbesserung durch Anwendung dieser Kreuzkopplung. Selbst
bei Einfachreflexion wurde die Wiedergabe von Stereoaufnahmen (Fig. 6) sowohl räumlich
als auch zeitlich durchsichtiger. Schallquellen in der Mitte der Hörszene konnten
teilweise erst wirklich wahrgenommen werden, ihre Tiefenstaffelung war besser, und
die gesamte Hörszene erschien transparenter. Bei Hinzuschalten der kreuzweisen Zweifachreflexion
wurde die örtliche und zeitliche Durchsichtigkeit abermals gesteigert, die Hörszene
erschien besonders bezüglich des Nachhalls geweitet.
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Insgesamt schien die Wiedergabe freier.
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Eine weitere und wichtige Anwendung nach Fig. 6 ergibt sich bei PA-Anlagen
in Sälen, bei denen wegen der Rückkopplungsgefahr der Låutsprecheranlage die Verstärkung
nicht über ein bestimmtes Maß hinaus gesteigert werden kann, und wo deshalb jede
Maßnahme zur Erhöhung der Sprachverständlichkeit ohne Pegelanhebung willkommen ist.
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Verständlicherweise profitiert ein Wiedergabeverfahren umso mehr von
den Kurzzeitreflexionen, je mehr es von der Phantomquellenwiedergabe
Gebrauch
macht. Das eidophonische Zweiebenenverfahren /2/ benutzt außer zur allseitigen Richtungswiedergabe
gesteuerte Phantomquellen zur Entfernungswiedergabe. Sie wird dadurch möglich, daß
zwei Drehmikrophone verwendet werden, deren Signale getrennten, aber konzentrisch
aufgebauten Lautsprecherebenen zugeführt werden.
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Das Eidosignal eines Drehmikrophons umfaßt Frequenzen bis zu etwa
55 kHz. Diese Eidosignale können mit einem Verzögerungsglied verzögert werden, wenn
dieses den gesamten Frequenzbereich (30 Hz bis 55 kHz) ohne Phasenverzerrungen überträgt.
Dies geschieht beispielsweise in den Verzögerungseinheiten T1 2. Die Verzögerungszeit
sollte als ganzzahliges Vielfaches der Rotationszeit (26,3 ps) gewählt werden, wenn
die Kurzzeitreflexion aus der gleichen Richtung wahrgenommen werden soll. Jedenfalls
muß sie auf alle Fälle in einem starren Verhältnis zu der Rotationsfrequenz stehen.
Mit n = 32 ergibt sich beispielsweise (38 kHz Rotationsfrequenz) eine Verzögerungszeit
von T = 0,84 ms. Es ist vorteilhaft, n als ganzzahlige potenz von 2 zu wählen, weil
dann die Clockfrequenz für die Eimerkettenschaltung besonders einfach aus der Synchronisationsfrequenz
der Drehmikrophone abgeleitet werden kann. In Fig. 7 stehen die Eidosignale jeweils
am Ausgang der beiden Drehmodulatoren DM als Hauptsignale zur Verfügung. Sie gelangen
jeweils über die Addierer A, A' zur Wiedergabeeinrichtung W, W' (Lautsprecherkonfiguration)
. - Aus beiden Hauptsignalen werden jeweils in Kaskade zwei verzögerte (0,8 und
1,6 ms) und gedämpfte (-14 dB) Nebensignale V1, V2 abgeleitet, von denen das erste
im Addierer A der gleichen Ebene, das zweite jeweils im Addierer der anderen Ebene
dem jeweiligen Hauptsignal zugesetzt wird Die Taktfrequenz der Eimerkettenverzögerung
wird aus der Synchronisation Sy der Drehmodulatoren abgeleitet. Selbst, wenn die
Drehmikrophone gleichsinnig rotieren und deswegen die kontraplanare Reflexion aus
der gleichen Richtung kommt, erhöht sich durch diese Maßnahme die Durchsichtigkeit
ungemein. Noch vorteilhafter ist es, die beiden Drehmikrophone gegensinnig rotieren
zu lassen. Die Sekundärreflexionen erscheinen dann kontralateral. Dies ist in Fig.
7 angedeutet. Die Dämpfung für beide Kurzzeitreflexionen wählt man wieder zwischen
15 und 12 dB.
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In besonderen Fällen, wenn z. B. Einzelinstrumente besonders hervorgehoben
werden oder besondere Klangeffekte erzeugt werden sollen, ist die Dämpfung geringer
zu wählen, z. B. 10 oder 6 dB. Die Fiy. 8 zeigt eine solche Anwendung, bei der das
hervorzuhebende Instrument durch ein Einzelmikrophon und nachfolgendem Drehmikrophonsimulator
aufgenommen wird. Das Signal dieses Mikrophons wird mit einer besonders starken
Kurzzeitreflexion versehen und in die Gesamtszene einaddiert. In Fig. 8 sind der
Drehmikrophonsimulator DM, der Addierer A und die beiden kaskadierten Verzögerungseinheiten
T1, T2, wie sie bereits in Fig. 7 dargestellt wurden, als Block gezeichnet. Die
Drehmikrophone beider Ebenen geben ihre Spannungen an diese Blöcke ab.
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Die Spannung, die das Einzelmikrophon (Soloinstrument) liefert, wird
analog zur Schaltung in Fig. 5 im Reflexionsblock RB mit einer Verzögerung versehen.
Am Ausgang des Addierers (vgl. Fig. 5) steht das Signal zur Verfügung, das je zwei
Drehmikrophonsimulatoren DS, DS' (vgl. /1/) zugeführt wird. Am Ausgang der beiden
Simulatoren stehen die Eidosignale der "künstlichen" Ebenen des Solomikrophons zur
Verfügung. Sie werden im Addierer A, A' den beiden Ebenen zugesetzt.
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Selbstverständlich kann als Stützmikrophon auch ein echtes Stereomikrophon
verwendet werden. In diesem Fall müssen die beiden Spannungen zwei getrennten Reflexionsblöcken
RB, RB' zugeführt werden.
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In Fig. 8 wird das Eidosignal des Stützmikrophons SM in die Ausgangsaddierer
eingeleitet. Stattdessen kann man sie jedoch auch unmittelbar hinter den Drehmodulatoren
der Hauptmikrophone einaddieren, wenn dort noch je ein weiterer Addierer vorgesehen
wird. In der Weiterverarbeitung erfolgt dann der Zusatz des "normal schwachen" Verzögerungssignals,
mit dem auch die Hauptmikrophone versehen werden. In diesem Fall' sollten die Verzögerungszeiten
des Stützmikrophons SM (vgl. Reflexionsblock des Stützmikrophons) von denen des
Hauptmikrophons etwas abweichen, z. B. 0,6/1,2 ms (n=22).
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Es wird dadurch vermieden, daß sich die Kurzzeitreflexionen überdecken.
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Bei den bisherigen Anwendungen wurden die Xurzzeitreflexionen stets
mit der gleichen Polarität wie die des Hauptsignals hinzuaddiert.
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Zur Erzeugung besonderer Effekte (Verbreiterung von Solisten, Einzelinstrumenten
)
kann es nützlich sein, die Kurzzeitreflexionen um 1800 verpolt hinzuzusetzen und
evtl. dafür zu sorgen, daß die Verpolung nur für den von hinten einfallenden Schall
wirksam wird.
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In diesem Fall ist für die Kurzzeitreflexionen ein Polwender vorzusehen,
der synchron mit dem Drehmikrophon hin-und herschaltet. Er kann an der Stelle eingefügt
werden, an der die Kurzzeitreflexionen zum Hauptsignal einaddiert werden. Hörversuche
mit einer Zweiebenen anlage gemäß Fig. 7 zeigten, daß die Durchsichtigkeit für solche
Instrumente beträchtlich stieg, die sich weitab vom Aufnahmemikrophon in halliger
Umgebung befanden. Die Intonation von tiefen Orgel pfeifen kam weitaus besser zur
Geltung. Viele Zuhörer empfanden des halb die Tiefenwiedergabe als deutlich besser.
Gleichzeitig wurde auch die bessere Brillanz im Bereich mittlerer und hoher Frequenzen
hervorgehoben. Insgesamt wurde die Wiedergabe als natürlicher empfu: den.
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Kurzzeitechos lassen sich natürlich nicht nur elektronisch in der
beschriebenen Weise unmittelbar hinter den Mikrophonverstärkern oder in Verstärkern
unmittelbar vor den Lautsprechern erzeugen, sondern auch auf akustischem Wege bei
den Lautsprechern selber.
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Die Fig. 9 (a-d) zeigt einige Möglichkeiten. Da die Kurzzeitreflexionen
Verzögerungszeiten von etwa 1 ms erfordern, kann man sie leicht durch einen eng
benachbarten Zweitlautsprecher erzeugen, der sich in einer Entfernung von etwa 20
bis 30 cm hinter dem Haupt lautsprecher befindet. Es genügt, diese Reflexionen bis
etwa 1 bzw.
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2 kHz abzustrahlen. Deswegen und wegen des geringeren Pegels können
dann kleine Zusatz lautsprecher in den Seitenwänden bzw. im hinteren Gehäuseteil
eingebaut werden. Dies ist in Fig. 9a,b angedeutet.
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Mit zwei Reflexionslautsprechern kann der Gesamtstrahler symmetrisc
aufgebaut werden, Fig. 9b. Die Fig. 9c zeigt eine unsymmetrische Box (analog Fig.
9a), bei der eine Zweitreflexion aus dem anderen Kanal (B) zusätzlich nach hinten
abgestrahlt wird. Mit einem Reflektor wird dieses Signal nach vorne umgelenkt. Der
richtige Pegel der Reflexionen (Fig. 9a-c) kann an Vorwiderständen eingestellt werden.
Bei der Version nach Fig. 9c wird die Kurzzeitreflexion akustisch durch Seitenreflektoren
erzeugt. Die Stärke der Nebensignale (Kurzzeitreflexionen) kann durch die Größe
und den Absorptionsgrad
der Refiektoren eingestellt werden. Die
Lösungen der Fig. 9 haben den Nachteil, daß sie notwendigerweise richtungsabhängig
sind. Dies ist jedoch wegen der relativ unkritischen Verzögerungszeit tolerabel.
Da im übrigen mehrere Kurzzeitreflexionen zugelassen werden können, darf der Zusatz
sowohl im Studio als auch bei der Wiedergabe (z. B. bei den Lautsprechern) gleichzeitig
erfolgen, allerdings mit möglichst unterschiedlichen Reflexionszeiten.
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Eine weitere Anwendung der Kurzzeitreflexionen bieten die Wände eines
Konzertsaales. Es ist bekannt /7/, daß Seitenreflexionen in mittelgroßen Konzertsälen
wesentlich zum Eindruck der Räumlichkeit beitragen. Der Grund liegt darin, daß sich
durch diese ein-bzw. zweiseitigen Langzeitreflexionen von den Seitenwänden (evtl.
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von den Rückwänden) in unmittelbarer Nähe des Zuhörers virtuelle Phantomreflexionsquellen
ausbilden. Je nach Raumgröße bilden sie sich etwa 10 bis 30 ms später aus als der
Direktschall eintrifft.
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Sie befinden sich, abhängig von der Geometrie des Zuhörers zu den
Orchesterinstrumenten, in verschiedener Richtung zum Kopf des Zuhörers, jedoch immer
in seiner unmittelbaren Nähe, soweit die Seitenreflexionen zweiseitig und in keinem
größeren zeitlichen Abstand als 10 ms erfolgen. Es handelt sich also um Phantomquellen.
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Schwache Kurzzeitreflexionen zusätzlich zu den normalen Reflexionen
müssen daher die Durchsichtigkeit bedeutend erhöhen, ohne daß dabei jedoch der Räumlichkeitseindruck
verlorengeht. Räumlichkeit und Durchsichtigkeit stehen sich nicht notwendig entgegen,
vgl.
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hierzu /8/. Gemäß Fig. 1Oa,b erreicht man dies beispielsweise durch
eine Kassettierung der Wand, wobei die Tiefe der Kassettierung die zeitliche Verzögerung
und das Flächenverhältnis die Pegelschwächung bestimmt. Aus dem vorher gesagten
ergibt sich, daß die Kassettierungstiefeetwa bei 8 bis 10 cm liegen sollte (es ergibt
sich nämlich eine Verdoppelung des Laufwegunterschiedes) und das Flächenverhältnis
S1/SO = 1/50 bis 1/15 betragen sollte, Fig. 10b.
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Ein von schräg links einfallendes Signal wird an der vorderen Fläche
SO in Ro reflektiert, an der hinteren Fläche S1 in R1.
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R1 ist etwa um 0,8 ms verzögert und wegen der kleineren Fläche S1
entsprechend geschwächt.
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Die Kassettierung kann entweder stochastisch oder streifenförmig -senkrecht
oder horizontal - erfolgen. In jedem Fall muß darauf geachtet werden, daß benachbarte
Kassettierungen keinen größeren Abstand als 1 m haben sollten. Eine streifenförmige
horizontale Kassettierung ist vorzuziehen (Fig. 10a), weil dann der vorwiegend horizontal
einfallende Seitenschall zur Kurzzeitreflexion lange Flächen vorfindet. Aus optischen
Gründen kann die Kassettierung unter Umständen mit einer schalldurchlässigen Abdeckung
aus Stoff oder einem Holzgittergeflecht versehen werden. Eine geringe Durchgangsdämpfung
eines solchen Materials ist durchaus wünschenswert und spielt kaum eine Rolle.
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Bei Stereowiedergabe mittels zweier Lautsprecher kann u. U. die Aufgabe
gegeben sein, gemäß Anspruch 1 die Entfernung der Hörszene stark zu verändern. In
Fig. 11 ist der Fall dargestellt, wo aus technischen Gründen die beiden Stereolautsprecher
LR, LL unmittelbar neben den Ohren des Zuhörers (z. B. in der Kopfstütze eines Autositzes
oder dgl.) angeordnet werden müssen. Die Phantomschallquellen erscheinen dann im
Kopf, weil bei seitlicher Beschallung die Kopfbewegung fehlt. Durch ein Paar Pumplautsprecher,
die gegenphasig schwingen, kann die Phantomschallquelle vor oder hinter den Zuhörer
gebracht werden. Dies hängt davon ab, in welcher Phasenlage die beiden Pumplautsprecher
("Dipolpumpe") in bezug auf die beiden Stereolautsprecher schwingen. Der Kopf des
Zuhörers sollte sich jedenfalls genau im Zentrum der Dipolpumpe befinden, damit
sich an den Ohren des Zuhörers Auslöschung einstellt. Die Ohrsignale werden nämlich
durch die beiden Stereolautsprecher zugeführt.
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Die Leistung, die die vier iiautsprecher abstrahlen, ist jeweils gleich.
Das Signal der beiden Pumplautsprecher (Fig. 11) wird mittels Addierer A aus den
beiden Stereosignalen A, B gewonnen und über einen Inverter IV, ein Verzögerungsglied
T (zum Ausgleich von evtl. Laufzeitunterschieden) und den Leistungsverstärker V
den Pumplautsprechern PL1, PL2 zugeführt. Mittels Inverter kann die Bewegungsrichtung
des Kopfes im Verhältnis zu der Ohrbeschallung durch die Stereolautsprecher eingestellt
werden.
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Dadurch läßt sich der Vorne- bzw. Hinteneindruck umpolen, vgl.
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/3/. Eine vereinfachte Ausführung, bei der nur ein Pumplautsprecher
unmittelbar
im hinteren Teil der Kopfstütze eingebaut ist, zeigt Fig. 12. Hier liegt der Kopf
unmittelbar vor dem Pumplautsprecher PL auf. Die fixierte Position ist naturgemäß
wichtig.
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In diesem Fall muß ein Verzögerungsausgleich vorgesehen werden, der
dafür sorgt, daß das Bewegungs- und Ohrsignal gleichzeitig eintreffen. Die Dämpfung
muß - je nach Pumprichtung - etwas anders eingestellt werden, weil an den Ohren
keine Kompensation des Pumplautsprechers - anders als beim Pumpdipol - erfolgt.
Durch Betätigung des Inversionsschalters bei gleichzeitiger Pegelkorrektur kann
auch hier die Hörszene nach vorne bzw. nach hinten verlegt werden.
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/1/ BRD Patentschrift DE2616665c2; Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe
von räumlichen Schallereignissen. (P. Scherer) /2/ AES, 62nd Convention, Brussels;
P. Scherer: Spatial Reproduction by Eidophony.
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/3/ Vortrag DAGA, September 1982, Göttingen; Inversionsversuch zur
Vorne-Hinten-Ortung. (P. Scherer) /4/ 11. ICA Paris, Juni 1983, P. Scherer: Verbesserte
Wiedergabe von Phantomschallquellen /5/ Foundation of Modern Auditory Theories,
Academic Press, New vork 1972, Vol. II; T. Tonndorf: Bone Conduction.
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/6/ RTM 1977: Ein neues Verfahren der raumbezogenen Stereophonie mit
verbesserter Übertragung der Rauminformation (P. Scherer) /7/ Michael, F. E. Barron:
The Effects of Early Reflections on Subjective Acoustical Quality in poncert Halls,
(Diss. an der Universität Southampton, England, 1974) /8/ W. Reichardt, U. Lehmann:
Sind Raumeindruck und Durchsichtigkeit des Hörerlebnisses im Konzertsaal Gegensätze?
Applied Acoustics 1976, p. 139 - 150