DE3411167A1

DE3411167A1 - Miniaturkunstkopf fuer akustische modelluntersuchungen

Info

Publication number: DE3411167A1
Application number: DE19843411167
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Prof. Blauert; Hartmut Dipl.-Ing. 4630 Bochum Els
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1985-10-10

Description

Patentantrag ' Miniaturkunst-Κορΐ' * vorn. Z6 ."3-T9 8./£/Blauert, Eis

Miniaturkunstkopf für akustische Modelluntersuchungen

Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine in einem vorzugebenden Maßstabsverhältnis veränderte Nachbildung eines menschlichen Kopfes samt Torso hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaften, dieser sogenannte Miniaturkunstkopf soll insbesondere für akustische Modelluntersuchungen verwendet werden.

In akustischen Modelluntersuchungen werden Schallfelder erzeugt, die in allen geometrischen Abmessungen gegenüber einem Bezugsschallfeld in einem festzulegenden Maßstabsverhältnis verändert - üblicherweise verkleinert - sind. So bildet man beispielsweise bei raumakustischen Modellversuchen das Schallfeld in Konzertsälen nach, indem man ein verkleinertes, akustisch ähnlichen Modell des Konzertsaales baut und darin ein Schallfeld erzeugt. Entsprechend den Modellgesetzen müssen alle linearen Abmessungen von Strukturen und alle Schallwellenlängen im gleichen Maßstabsverhältnis verkleinert werden, den das Modellschallfeld gegenüber dem Original hat. Raumakustische Modelle werden deshalb üblicherweise auch ~~im Ultraschallbereich angeregt.. Außer in der Raumakustik werden auch in vielen anderen Bereichen der Akustik Modelluntersuchungen angestellt.

Will man versuchen, im Modellschallfeld Schallsignale aufzunehmen, die von Zuhörern abgehört und beurteilt werden sollen, so ist folgendes notwendig. Die im Modell aufgenommenen Signale - üblicherweise bis in den Ultraschallbereich - müssen einer dem Modellmaßstabsverhältnis entsprechender Frequenztransformation unterzogen werden, so daß sie wieder im Originalhörbereich liegen. Bei Impulsanregung eines Konzertsaalmodelles kann ein Zuhörer aus einem im Modell gewonnenen Mikrophonsignal - nach

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J Patentantrag ' Miniaturkunstkopf'* -voäi 25 ."3-.*l-9S4-/Blauert, Els

Rücktransformation in den Originalhörbereich beispielsweise das Vorhandensein störender Echos erkennen.

Wenn man anstrebt, daß die Höreindrücke bei Abhören von transponierten Signalen aus Modellschallfeldern denjenigen .möglichst genau entsprechen sollen, die der Zuhörer beim Hören in dem nachgebildeten Originalschallfeld hat bzw. hätte, muß - neben vielen anderen Dingen - für folgendes gesorgt werden: Die Aufnahmeeinrichtung im Modellschallfeld muß in akustischer Hinsicht im Modellmaßstab die gleichen Eigenschaften aufweisen wie der Kopf des Zuhörers im Originalmaßstab. Benötigt wird also eine im vorzugebenden Maßstabsverhältnis (beispielsweise 1:10 verkleinerte) akustisch ähnliche Nachbildung des menschlichen Kopfes, wobei man den Torso zweckmäßigerweise einbezieht.

Miniaturkunstköpfe sind im Prinzip seit langem bekannt und ^f vielfach in der Literatur beschrieben worden (vergl. z.B.

j 20 Reichardt,W.: Gute Akustik, aber wie? VEB Verlag Technik, Berlin 1979, pp.22,23). Mit allen bekannten Kopfnachbildungen dieser Art konnte jedoch bisher nicht das Ziel erreicht werden, mit ihrer Hilfe weitgehend originalgetreue Höreindrücke zu erzeugen. Dies liegt u.a. daran, daß die Kopfnachbildungen den Originalen nur grob entsprachen.

Insbesondere wurde der Nachbildung der Ohrmuscheln und der Gehöreingänge in den bekannten Miniaturkunstköpfen keine Beachtung geschenkt. .

Es bestand somit die Aufgabe, einen Kunstkopf für akustische Modelluntersuchungen zu entwickeln, in dem unter anderem die Positionen und Formen von Ohrmuscheln und Gehörgangseingängen - soweit akustisch relevant - dem entsprechenden Bezugsoriginalkopf wesentlich besser entspricht. Hierbei sind die Modellgesetze, insbesondere die Maßstabsverhältnisse zu beachten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst:

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Es wird eine hohle Kopfnachbildung unter Einschluß des Torsos aus einem weitestgehend schallhartem Material erstellt (z.B. Wachs, Gips oder Silikonkautschuk). In dem Hohlraum werden zwei hochwertige Mikrophone in geeigneter Weise angeordnet, z.B. zwei Kondensatormikrophone. Die Mikrophonmembranen werden jeweils über zwei schallhart begrenzte Kopplungsvolumen (Kuppler) an kleine Rohre (Sonden) angeschlossen, die bezüglich ihres Durchmessers den natürlichen Gehörgängen im Modellmaßstab entsprechen. Diese Sondenrohre enden in der Kopf-Torso-Nachbildung an der Stelle, wo sich entsprechend im Original die Ohrkanaleingänge befinden. An den gleichen Stellen werden in einer dem Original entsprechenden Weise - am linken und rechten Gehörgangseingang - jeweils eine maßstabsgerechte Nachbildung einer Ohrmuschel angebracht. Alle Teile innerhalb der Kopf-Torso-Nachbildung können anschließend in Kunststoff eingegossen werden. Die Mikrophonzuführungen werden in geeigneter Weise herausgeführt.

Die Ohrmuschelnachbildungen werden auf folgende Weise hergestellt: Abgüsse der natürlichen Bezugsohrmuscheln aus geeignetem Material werden in Scheiben geschnitten oder scheibenweise abgefräst. Die Oberseiten der Scheiben werden jeweils bezüglich Fläche und Form dokumentiert.

• 25 Anschließend werden maßstabsgerecht verkleinerte Kopien der Scheiben erstellt und diese verkleinerten Scheiben zum Modell-Außenohr zusammengefügt und geeignet gegeneinander fixiert. Die so erhaltenen Modellaußenohren können entweder direkt verwendet werden, oder von ihnen können wiederum Abgüsse angefertigt werden, die schließlich am Miniaturkunstkopf befestigt werden.

Die beigefügten zwei Figuren stellen ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführung des Minaturkunstkopfes schematisch dar. Figur 1 gibt den Kopfeinsatz mit Mikrophonen, Kupplern und Sondenrohren wieder.. Figur zeigt einen kompletten Miniaturkunstkopf im Schnitt.

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Es sei beispielsweise ein im Maßstab 1:10 verkleinerter Miniaturkunstkopf als Ausführungsmöglichkeit beschrieben. Ein z.B. aus Acrylglas gefertigter Mikrophonhalter (8) trägt die beiden Mikrophonkapseln (3) - z.B. Brüel&Kjaer Typ 4135 - und bildet gleichzeitig die beiden Kopplungsvolumen (2) ■zur Ankopplung der Modellgehörgänge (1), die in den Mikrophonhalter hineingebohrt sind. Diese Rohröffnungen enden in Vertiefungen (4), in denen anschließend die Ohrmuscheln angebracht werden. Die gesamte Anordnung aus Figur 1 wird in eine hohle Kopf-Torso-Nachbildung (9)

gesetzt (Figur 2). Die Mikrophone werden über kapazitätsarme Kabel (5) an Vorverstärker (7) angeschlossen. Die gesamte Anordnung wird innerhalb der hohlen Kopf-Torso-Nachbildung durch Vergießen fixiert.
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Die Modellohrmuscheln werden beipielsweise wie folgt hergestellt. Abgüsse von natürlichen Ohrmuscheln werden scheibchenweise abgefräst und die Oberflächen der Scheibchen jeweils fotografiert. Von den Fotografien werden

J 20 verkleinerte Kopien gemacht und diese maßstabsgerecht auf Metallfolien (z.B. aus Kupfer) kopiert, indem die üblichen Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen angewendet werden. Die verkleinerten Scheiben werden aus den Metallfolien herausgeätzt. Anschließend werden alle zu einer Ohrmuschel gehörigen Scheiben aneinandergeklebt. Zur Positionierung der Scheiben übereinander sind Lehren erforderlich, die aus entsprechenden Negativbildern der Scheibenfotos zusätzlich zu den eigentlichen Scheiben angefertigt werden.

Die so gewonnenen Modellohrmuscheln werden entweder direkt zur Befestigung an den richtigen Stellen der Kopfnachbildung verwendet, oder sie werden als Muster eingesetzt, von denen wiederum Abgüsse zur Verwendung an Kopfnachbildungen gewonnen werden können.. .... . .

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Claims

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Miniaturkunstkopf für akustische Modelluntersuchungen

Patentansprüche: 341 1167

( 1.) Miniaturkunstkopf für raumakustische ~~ Modelluntersuchungen dadurch gekennzeichnet, daß Kopfform, Ohrmuschelformen und -positionen sowie Ohrkanaleingangsformen und -positionen denjenigen eines natürlichen Bezugskopfes unter Berücksichtigung des Modellmaßstabsverhältnisses zwischen Original und Modell möglichst genau entsprechen, wobei die Ohrmuscheln des Modells durch scheibchenweise Erfassung der Formen der Originalohrmuscheln und anschließende maßstabsgerechte Umsetzung hergestellt werden.
2. Miniaturkunstkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ohrmuscheln des Modells mit Hilfe von Abgüssen natürlicher Ohrmuscheln hergestellt werden, wobei diese Abgüsse in Scheiben geschnitten oder scheibchenweise abgefräst werden, die Scheibenoberflächen jeweils nach Form und Fläche dokumentiert werden, sodann von allen Scheiben maßstabsgerecht verkleinerte Kopien erstellt werden, die dann zu den Modellohrmuscheln zusammengefügt und fixiert werden.
3. .Miniaturkunstkopf nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 2 erstellten Modellohrmuscheln nicht direkt verwendet werden, sondern als Abgußmuster, für die schließlich verwendeten Mpdellaußeribhren dierten. ^? ■
4. Miniaturkunstkopf nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Dokumentation der Scheibenformen und -flächen der Abgüsse der Original-Bezugsohrmuscheln fotografisch erfolgt, von den Fotografien maßstabsgerechte Kopien erstellt und auf Metall-folien - wie bei Herstellung gedruckter Schaltungen - kopiert werden;

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wobei anschließend die verkleinerten Scheibchen aus den Metallfolien herausgeätzt werden und mittels auf ähnliche Weise gewonnener Lehren zusammengefügt und mit Kleber fixiert werden.
5. Miniaturkunstkopf für akustische Modelluntersuchungen dadurch gekennzeichnet, daß ein aus schallhartem Material gefertigter Mikrophonhalter (8) vorhanden ist, der die beiden Mikrophonkapseln (3) trägt und gleichzeitig zwei Kopplungsvolumen (2) bildet und über Modellgehörgänge (1) verfügt, die als Bohrungen ausgeführt sind, welche in den Ohrmuscheln enden, wobei die geschilderte Anordnung im Inneren einer hohlen Kopf-Torso-Nachbildung angebracht und durch Vergießen fixiert wird..
6. Miniaturkunstkopf nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus schallhartem Material gefertigter Mikrophonhalter (8) vorhanden ist, der die beiden Mikrophonkapseln (3) trägt und gleichzeitig zwei

-J 20 Kopplungsvolumen (2) bildet und über Modellgehörgänge (1) verfügt, die als Bohrungen ausgeführt sind, welche in den Ohrmuscheln enden, wobei die geschilderte Anordnung im Inneren einer hohlen Kopf-Torso-Nachbildung angebracht

• und durch Vergießen fixiert wird^r 25

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