DE3413181C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Großraumbeschallungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Großraumbeschallungssystem ist aus der DD-PS 1 20 341 bekannt.

Bekannte Großraumbeschallungssysteme lassen sich fast alle drei Grundprinzipien zuordnen:

Das erste Prinzip, das am häufigsten benutzt wird, ist das Prinzip der Zentralbeschallung. Ein oder mehrere Schallstrahler mit geeigneter Richtwirkung sind vorwiegend zentral im, über bzw. am Rande des Aktionsbereiches angeordnet. Von jeder Stelle des Rezeptionsbereiches werden die Darbietungen gleichbleibend am nächstgelegenen Schallstrahlerort geortet. Dieses Prinzip läßt sich nicht bei sehr großen Aktions- und/oder Rezeptionsbereichen verwenden. Bei großen Aktionsbereichen werden die Fehlortungen immer merkbarer und die Gefahr akustischer Mitkopplung größer. Bei sehr großen Rezeptionsbereichen lassen sich auch mit guten Richtcharakteristiken der Schallstrahler Unterschiede in der Schallpegel- und Klangfarbenverteilung nicht mehr ausgleichen. Es können auch störende Laufzeitunterschiede auftreten.

Das zweite Prinzip ist das der dezentralen Beschallung mittels im Rezeptionsbereich verteilt angeordneter Schallstrahler. Für die Anordnung der Schallstrahler sind dabei unterschiedliche Lösungen vorgeschlagen worden. Von einigen Zusatzstrahlern in benachteiligten Zonen des Rezeptionsbereiches bei Beschallungssystemen nach dem ersten Prinzip bis zur Zuordnung je eines Schallstrahlers zu jedem Hörerplatz reichen die Varianten, einschließlich des Einsatzes des zusätzlichen Laufzeitausgleiches für in die Tiefe des Rezeptionsbereiches angeordnete Schallstrahler.

Die Gefahr von Mitkopplungen läßt sich damit verringern. Die mit diesem Prinzip verbundenen Nachteile liegen vor allem in der fehlenden oder falschen Lokalisation der Schallquelle in großen Teilen des Rezeptionsbereiches.

Das dritte Prinzip nutzt die Möglichkeit der zwei- oder mehrkanaligen Intensitäts- bzw. Phasenstereofonie mit einer Lokalisation nach den Gesetzmäßigkeiten entweder der Phantomschallquellenbildung oder der ersten Wellenfront. Die Anwendung dieses Prinzips erfolgt außer bei der Rundfunkstereofonie u. a. vorwiegend bei Tonfilmwiedergabe, wo bereits aus optischen Gründen ein Abstand des Rezeptionsbereiches von dem in diesem Falle vertikalflächenhaften Aktionsbereich und eine geringe Breitenausdehnung des Rezeptionsbereiches vorliegen. Mit zunehmender Ausdehnung sowohl des Rezeptionsbereiches als auch des Aktionsbereiches steigt der technische Aufwand stark an und Fehllokalisationen bzw. Ortungsunschärfen nehmen zu. Der Rezeptionsbereich, in dem eine richtige Lokalisation nach Amplitudenverhältnissen oder Phasenzuordnungen möglich ist, ist allgemein wesentlich schmaler als der Abstand zwischen den Schallstrahlern. Die Intensitäts- bzw. Phasenstereofonie ist deshalb für Großraumbeschallung, wo vorhandene Räume maximal für Aktions- und Rezeptionsflächen auszunutzen sind, unzureichend.

Ausgehend von diesen Grundprinzipien ist ein Großraumbeschallungssystem der eingangs genannten Art bekanntgeworden (DD-PS 1 20 341), das die bisher besten Ergebnisse der Lokalisation, der Klangqualität und des Raumeindrucks bei mehreren Realisierungen gezeigt hat. Es beruht auf einer Aufteilung des Aktionsbereiches in mehrere räumlich begrenzte Quellbereiche, denen jeweils Mikrofone und Verzögerungsglieder zugeordnet sind. Die in bezug auf die Schallstrahlerorte um jeweils mehr als die natürliche Schallaufzeit elektrisch verzögerten Signalanteile der Quellgebiete (bezogen jeweils auf einen Bezugspunkt in diesem Quellgebiet) sind in rückwirkungsfreien Summierungsschaltungen zusammengefaßt, welche den Schallstrahlern zugeordnet sind. Den Veränderungen des Ortes von bewegten Schallquellen und veränderlichen Gestaltungen des Aktionsbereiches wird mit bekannten Umschalt- oder Überblendvorrichtungen Rechnung getragen, die zwischen den Mikrofonen und Verzögerungsgliedern liegen und somit über die Signalamplitudenänderung an den Verzögerungseinrichtungen die Ortung mehr auf den einen oder anderen Quellbereich umstellen. Als Mittel zur Erhöhung der Räumlichkeit und Durchsichtigkeit sind weitere Verzögerungsglieder und daran angeschlossene im Raum verteilte Schallstrahler vorgesehen, deren Signale sich in Zeit und Amplitude kontinuierlich an die Signale der primären Schallstrahler anschließen.

Als Nachteil dieses Systems hat sich gezeigt, daß sich die Lokalisation immer dann verschlechtert, wenn die in der Regel verhältnismäßig leisen Originalschallquellen, wie z. B. Sprecher, Sänger oder Instrumente einzeln oder in kleinen Gruppen auftreten, die nachfolgend und im Patentanspruch 1 zusammenfassend als solistische Quellen bezeichnet sind. Solche solistischen Quellen kommen relativ häufig vor und ihre Darbietungen sind vielfach von besonderer Bedeutung. Es ist deshalb ungünstig, daß gerade bei diesen solistischen Quellen, die häufig auch noch bewegt sind, die Ortung nur recht diffus, fehlerhaft bzw. sprunghaft wechselnd erfolgt.

Analysen der technischen Mängelursachen und Untersuchungen an Systemvarianten haben gezeigt, daß sich die Mängel des vorbeschriebenen Systems unter Beibehaltung aller Hauptmerkmale nicht beseitigen lassen, weil das System auf diskrete räumlich begrenzte Quellbereiche bezogen ist und damit eine Rasterung im Aktionsbereich aufweist und weil es die Schalleistung der Quellen unberücksichtigt läßt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Großraumbeschallungssystem zu schaffen, das auf den gesamten auch überlappenden Aktionsbereich bezogen ist und, mindestens für solistische Quellen, die Rasterung in räumlich begrenzte Quellbereiche vermeidet, die Schalleistung der Quellen berücksichtigt und dabei die notwendigen Laufzeitstaffelungen realisiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die prinzipielle Funktion des Großraumbeschallungssystems nach der Erfindung beruht auf einer näherungsweise zeit- und, soweit erforderlich, lautstärkegetreuen Unterstützung bzw. Simulation der sich von der Quelle über den Aktionsbereich bis in den Rezeptionsbereich hinein ausbreitenden Schallfelder mit einer zeitlichen Quellenpriorität, worunter zu verstehen ist, daß die Schallstrahler jeweils erst nach dem Vorbeiziehen der Wellenfronten der Originalschallquelle bzw. des diese simulierenden Schallstrahlers und der quellennäheren Schallstrahler abstrahlen und daß die Zeitabstände bzw. Verstärkungen nach Leistung und Art der Quellen differenziert sind.

Während das Vergleichssystem den Schritt von der Lokalisation nach Amplitude bzw. Phase zu einer reinen Laufzeitlokalisation in einem Quellbereichsraster darstellt, sich aber auf den Zuhörer und auf Raumwinkel bezieht, beseitigt die Erfindung die Widersprüche zwischen der Laufzeit- und Amplitudenlokalisation auch in den Übergangsgebieten, wo beim Vergleich meistens der zuerst hörbare Schallstrahler statt der Originalschallquelle geortet wurde, und bezieht sich auf die Quelle, den Aktionsbereich und die Schallstrahlerorte und berücksichtigt die Schallquellenleistung.

Mit Rücksicht darauf, daß die höhere Ortungsschärfe, die dem System nach der Erfindung gegenüber dem Vergleichssystem zu eigen ist, zwar für die solistischen Quellen generell vorteilhaft ist, für einen geschlossenen Klangeindruck größerer Klangkörper und den Raumeindruck jedoch auch Nachteile zeigen können, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auch eine Verbindung beider Systeme gemäß Patentanspruch 3 möglich. Die Laufzeit- bzw. Pegeleinordnung der solistischen Quellen erfolgt dabei zwischen die Laufzeiten bzw. Pegel des Originalschalls oder einer den Originalschall simulierenden Ersatzschallquelle und des Summensignals, das aus der ortsgleichen räumlich ausgedehnten Quelle gebildet ist. Die Pegeleinordnung kann je nach eigener Leistung der Quellen alternativ oder kombiniert zur Laufzeiteinordnung erfolgen.

Die Anwendung der Erfindung ist von besonderer Bedeutung für den Übergangsbereich zwischen dem Aktions- und Rezeptionsbereich, und zwar sowohl für die dort angeordneten Schallstrahler und Mikrofone als auch für die dort zu ortenden Quellen und plazierten Zuhörer. Mit zunehmender Tiefenausdehnung des Aktions- und Rezeptionsbereiches werden die Bedingungen unkritischer. Für eine besonders ökonomische Realisierung ist es neben der Vorsummierung entfernter Quellen deshalb vorteilhaft, die Merkmale des Patentanspruchs 4 anzuwenden.

Um die Wiedergabe solistischer, insbesondere bewegter Schallquellen in ein gewünschtes komplex zu simulierendes Schallfeld einzuordnen und somit Hörereignisse in unterschiedlichen Klarheits-, Deutlichkeits- bzw. Raumeindrücken zu erzielen, bleiben die Verzögerungen für die entfernteren Schallstrahler fest den Schallstrahler-Ortsdifferenzen zugeordnet, es sind jedoch in Weiterbildung der Erfindung neben den Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen der Quellen auch die Einrichtungen zur Reflexionserzeugung quellenortabhängig steuerbar und mit der Steuereinrichtung verbunden. Entsprechend dem gewählten Simulationsgrad der akustischen Schallfelder sind die Energieanteile der verschiedenen den entfernteren Schallstrahlern zugeführten Signale so gesteuert, daß Klarheitsmaße C₈₀0 dB, Deutlichkeitsmaße C₅₀<0 dB bzw. Raumeindrucksmaße R0 dB unter Einhaltung der Bedingung, daß die Hallsignale zuletzt am Hörort eintreffen, einstellbar.

Eine weitere Verbesserung der Lokalisation ist, vor allem wenn sowohl solistische Quellen als auch große Klangkörper zu berücksichtigen sind, erreichbar, wenn die Merkmale des Patentanspruchs 6 angewendet werden.

Die Erfindung ist nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild,

Fig. 2 eine Raumkonfiguration mit Mikrofonen und Schallstrahleranordnungen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer möglichen Anordnung zu Fig. 2,

Fig. 4 eine vorteilhafte steuerbare Verstärkungseinrichtung,

Fig. 5 eine manuelle Eingabeanordnung und

Fig. 6 eine automatische Eingabeanordnung.

Zur näheren Erläuterung des Prinzips der Erfindung mit angedeuteten Weiterbildungsmöglichkeiten dient die Fig. 1 mit einem aus dem Großraumbeschallungssystem auszugsweise betrachteten Mikrofon 6 für eine bewegliche solistische Quelle.

Die Schallstrahler 3a bis 3n stellen einige der im Aktionsbereich 1 und Rezeptionsbereich 2 (vgl. Fig. 2) verteilt angeordneten Schallstrahler dar, von denen der Schallstrahler 3n als ortsvariabel betrachtet ist. Den Schallstrahlern 3a, 3b . . . 3n ist eine Einrichtung zur rückwirkungsfreien differenzierten Summierung und Verteilung 4, nachfolgend kürzer als Schallstrahler-Summierverteiler bezeichnet, zugeordnet, die als Block dargestellt ist, an dessen weiteren Eingängen Verbindungen zu nicht dargestellten weiteren Quellenzweigen bestehen. Zwischen das Mikrofon 6 und den Schallstrahler- Summenverteiler 4 sind eine steuerbare Verstärkungseinrichtung 5, eine den Quellen zugeordnete Einrichtung zur differenzierten rückwirkungsfreien Vorsummierung und -verteilung 10, nachfolgend kürzer als Quellen-Summierverteiler bezeichnet, und eine steuerbare Verzögerungseinrichtung 9 eingezeichnet. Der eingezeichnete Quellen-Summierverteiler 10 dient mit seinen angedeuteten weiteren Eingängen wieder der Verknüpfung mit den nicht dargestellten anderen Quellenzweigen hinsichtlich der Einordnung bzw. Bewertung nach Quellenarten, was noch anhand Fig. 3 näher erläutert wird.

Die steuerbare Verstärkungseinrichtung 5 und die steuerbare Verzögerungseinrichtung 9 weisen Steuereingänge 7 auf, die mit einer Stell- bzw. Steuervorrichtung 8 verbunden sind, die ein Hauptmerkmal der Erfindung darstellt und die, wie im Block angedeutet, in der Hauptsache aus einer Eingabeanordnung der Quellen- bzw. Mikrofonpositionen 8a, einer Eingabeanordnung für die Schallstrahlerpositionen 8c und einer Vergleichs- und Steuereinrichtung 8b besteht. Weitere Verbindungen sind von der Stell- bzw. Steuervorrichtung 8 zu den Summierverteilern 4 und 10 angedeutet, auf die ebenfalls noch eingegangen wird.

Die Eingabeanordnung 8a der Mikrofon- bzw. Quellenpositionen ist beispielsweise durch eine Aktionsflächennachbildung oder Entfernungsmeßeinrichtung realisierbar. In der Eingabeanordnung der Schallstrahlerpositionen 8c sind für feste Standorte feste Positionsangaben gespeichert. Für ortsvariable Schallstrahler können auf die gleiche Art wie bei sich bewegenden solistischen Mikrofonen veränderbare Werte gespeichert sein. Die Vergleichs- und Steuereinrichtung 8b vergleicht die Positionen und bildet die Stellgrößen für die aus den Positionsdifferenzen resultierenden Schallaufzeiten und Pegelwerte, die an den steuerbaren Verzögerungs- und Verstärkungseinrichtungen 9 und 5 liegen.

Von der Vergleichs- und Steuereinrichtung 8 wird für die der Schallstrahlerzahl n entsprechende Anzahl von Ausgängen der fernsteuerbaren Verzögerungseinrichtungen 9 jeweils eine im Wert etwa der Schallaufzeit entsprechende Verzögerungszeit eingestellt und für die steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5 eine Staffelung der Verstärkungen bzw. Dämpfungen für die pegelgerechte Einordnung hergestellt.

Das in Fig. 2 dargestellte Übersichtsschema zeigt einen willkürlich gewählten Aktionsbereich 1 mit mehreren von Unterpunkten der Erfindung behandelten Varianten und Weiterbildungen der Schallstrahleranordnung und Quellenbehandlung, die auch in anderen Kombinationen möglich sind. Zwei solistische Quellen mit den Mikrofonen 6a und 6b sind über den Aktionsbereich 1 in beliebiger Form bewegbar. Eine leistungsarme Quelle mit geringer räumlicher Ausdehnung ist auf einem Podest zusammen mit dem Mikrofon 6c, dem Schallstrahler 3n und dem Zuspielschallstrahler 3i in verschiedene Positionen verfahrbar. Eine räumlich ausgedehnte Quelle großer Schalleistung ist mit mehreren Mikrofonen 6d bis 6m versehen. Von den Schallstrahlern sind 3 Lautsprecher-Hauptgruppen 3a; 3b; 3c im Grenzbereich zwischen Aktionsbereich 1 und Rezeptionsbereich 2 dargestellt.

In seitlichen und hinteren Teilen des Aktionsbereiches 1 befinden sich zur Unterstützung schallschwacher Quellen sowie zur Versorgung des Aktionsbereiches 1 vorgesehene Schallstrahler 3d bis 3g. Der Schallstrahler 3h versorgt die räumlich ausgedehnte Quelle großer Schalleistung.

Die Fig. 3 gibt ein Blockschaltbild zu dem Übersichtsschema der Fig. 2 an, in dem die Mikrofon- und Schallstrahlerbezeichnungen einander entsprechen. Während die fest installierten Schallstrahler 3a bis 3c mit der fest eingestellten Verzögerungseinrichtung 9d und dem Quellensummierverteiler 10b; 10d verbunden sind, sind die variabel angeordneten Schallstrahler 3d bis 3n mit steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 9a; 9b; 9c und Quellensummierverteiler 10a; 10c verbunden, wobei bei beweglichen Mikrofonen die Verzögerungseinrichtungen 9a bis 9b für die fest installierten Schallstrahler ebenfalls variabel steuerbar sind.

Die Mikrofone 6d bis 6m sind in herkömmlicher Weise mit Verstärkungseinrichtungen 5d bis 5m verbunden, deren Ausgänge über einen Quellenverteiler 10d in einer Quellen-Summiereinrichtung 10b zusammengefaßt sind. Der Ausgang dieser Quellen-Summiereinrichtung 10b ist mit einer Verzögerungseinrichtung 9d, entsprechend den bekannten Prinzipien des Vergleichssystems, verbunden. Die unterschiedlich verzögerten Ausgänge der Verzögerungseinrichtung 9d sind mit dem Schallstrahler- Summierverteiler 4, bestehend aus Verteiler 4a und rückwirkungsfreier Summiereinrichtung 4b, verbunden.

Das Mikrofon 6c ist ebenfalls mit einer Verstärkungseinrichtung 5c verbunden, deren Ausgang über einen Quellenverteiler 10c sowohl mit den Quellen-Summiereinrichtungen 10a und 10b und über die Verzögerungseinrichtungen 9c und 9d mit dem Schallstrahler-Summierverteiler 4 verbunden ist, die weiter zu den Schallstrahlern 3a bis 3g führt, als auch über den Schallstrahler- Verteiler 4a mit dem Schallstrahler 3n direkt verbunden ist. Die Ausgänge der Verstärkungseinrichtungen 5d bis 5m können ebenfalls über den Quellen-Verteiler 10d und die Summiereinrichtung 10a mit dem Eingang der Verzögerungseinrichtung 9c verbunden sein, so daß die Schallstrahler 3d bis 3g über den Schallstrahler- Summierverteiler 4 mit Ausgängen der Verzögerungseinrichtung 9c verbunden sind.

Dieses Teilsystem ist für die Verstärkung schallschwacher stationärer Einzel- und/oder Gruppensignalquellen besonders geeignet.

Bei Ortsveränderung sowohl des Mikrofons 6c als auch des Schallstrahlers 3n ist das Mikrofon 6c an den Quellenverteiler 10c und an die Summiereinrichtung 10a und über die Verzögerungseinrichtung 9b und 9c an den Schallstrahler-Summierverteiler 4 angeschlossen, die mit den Schallstrahlern 3a bis 3h verbunden ist, während der Schallstrahler 3n direkt an den Verteiler 10c angeschlossen ist.

Das Mikrofon 6b ist über die Verstärkungseinrichtung 5b, die aus mehreren eingangsseitig parallelgeschalteten, steuerbaren Verstärkern besteht, mit dem Verteiler 10c zur Minimierung der erforderlichen Verstärkerkanäle verbunden, deren Ausgänge an den Eingängen der Summiereinrichtungen 10a und 10b sowie über die Verzögerungseinrichtung 9b; 9c an dem Verteiler 4a und der Summiereinrichtung 4b liegen, so daß sowohl die Schallstrahler 3a bis 3c als auch 3d bis 3n mit den Ausgängen dieser Summiereinrichtung rückwirkungsfrei und differenziert verbunden sind.

Das Mikrofon 6a ist über die Verstärkungseinrichtung 5a und den Verteiler 10c mit dem Eingang der steuerbaren Verzögerungseinrichtung 9a verbunden, deren Ausgänge ebenfalls an den Eingängen des Schallstrahler- Summierverteilers 4 liegen, die alle zugeordneten Eingangsleitungen zusammenfaßt und den Schallstrahlern 3a bis 3n zuordnet.

Die Steuereingänge 7 der steuerbaren Einrichtungen zur Verstärkung 5b, Verteilung 10c, Verzögerung 9a; 9b und gegebenenfalls 9c sowie Summierverteiler 4 sind mit entsprechenden Ausgängen der Stell- und Steuereinrichtung 8 verbunden.

Der Steuereingang für den Schallstrahler-Summierverteiler 4 steuert die differenzierbare Verstärkung der Schallstrahler 3a bis 3n und der veränderbaren Verteilung der Eingangssignale des Verteilers 4a.

Für den häufig praktizierten Fall einer anteiligen oder vollständigen Beschallung im sogenannten Playbackverfahren, bei dem die Originalschallquellen teilweise oder ganz durch Tonaufzeichnungen simuliert werden, werden die entsprechenden Mikrofone durch die Ausgänge von Tonspeichereinrichtungen ersetzt, wobei es zweckmäßig ist, die Hauptschallstrahler im Aktionsbereich jeweils durch einen oder mehrere den Originalschall simulierende Schallstrahler 3d; 3e zu ergänzen, die in der Nähe des betreffenden Quellenorts angeordnet sind.

Ähnlich ist auch bei der Verstärkung von schallschwachen Originalschallquellen zu verfahren; Fig. 2 zeigt hierzu als Beispiel einen den Originalschall unterstützenden Schallstrahler 3n, dessen Eingangssignal unverzögert vom Ausgang der Verstärkereinrichtung 5c abgegriffen ist.

Zur Vermeidung von Rückkopplungen weisen hierbei zweckmäßig Mikrofone und Schallstrahler geeignete Richtcharakteristiken auf.

Für die Zusatzschallstrahler 3h; 3l, die zum Beispiel für Akteure genutzt werden, sind den Verstärkungseinrichtungen 5 weitere Verteiler 4a und Summiereinrichtung 4b nachgeschaltet, an die diese Schallstrahler angeschlossen sind.

Eine vorteilhafte Ausbildung der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Anordnung von steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5 und deren Eingabeanordnung der Quellen- bzw. Mikrofonposition 8a der Stell- bzw. Steuervorrichtung 8 für die Pegel- und Richtungsbeeinflussung bewegter (solistischer) Quellen zeigt Fig. 4.

Das einer bewegten solistischen Quelle zugeordnete Mikrofon 6 oder eine diese Quelle simulierende Ersatztonsignalquelle (z. B. Play-Back-Magnettongerät) ist mit mindestens zwei steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5a; 5b; 5c verbunden, die beispielsweise in Form spannungsgesteuerter Verstärker (VCA) ausgeführt sind. Die Ausgänge der steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5 sind mit Eingängen des Quellen-Summierverteilers 10 verbunden, deren Ausgangssignale beispielsweise mit den in Fig. 1 und 3 dargestellten Verzögerungseinrichtungen 9 verbunden sind. Eine Bedieneinrichtung für Pegelbeeinflussung 16 ist über Multiplizierer 17a; 17b; 17c mit den Steuereingängen aller vorhandenen steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5a; 5b; 5c verbunden.

Ausgänge der Eingabeanordnung der Quellen- bzw. Mikrofonpositionen 8a bzw. bei anderer Ausführung mit der Vergleichs- und Steuervorrichtung 8b, die Bestandteile der Stell- bzw. Steuervorrichtung 8 (vgl. Fig. 1 und 3) sind, sind ebenfalls mit entsprechenden Eingängen der Multiplizierer 17a; 17b; 17c verbunden. Bei Betätigung der Bedieneinrichtung für Pegelbeeinflussung 16 werden somit alle vorhandenen steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5; 5a; 5b; 5c gleichsinnig in ihrer Verstärkung verändert, während bei Betätigung der Eingabeanordnung der Quellen- bzw. Mikrofonpositionen 8a eine differenzierte Verstellung der Verstärkung der gleichen Verstärkereinrichtungen 5; 5a; 5b; 5c erfolgt, um zwischen den Ausgangssignalen der Verstärkeranordnung die für die Richtungsbeeinflussung erforderlichen Pegelunterschiede einzustellen. Die Steuersignale beider Eingabe- und Bedieneinrichtungen 8a und 16, die sowohl in Form von Gleichspannungssignalen zur Steuerung von VCA als auch in digitaler Form vorliegen können, werden in den Multiplizierer 17a; 17b; 17c kanalweise zu resultierenden Steuersignalen verknüpft, die an den Steuereingängen der Verstärkungseinrichtungen 5a; 5b; 5c liegen. Auf diese Weise sind in jedem Kanal sowohl die notwendigen Verstärkungsänderungen zur Pegelbeeinflussung bzw. Aussteuerung des Quellensignals als auch die Richtungsbeeinflussung mittels der gleichen steuerbaren Verstärkungseinrichtungen 5a; 5b; 5c realisierbar, wodurch der Aufwand der betreffenden Tonkanäle verringert und die Übertragungsqualität verbessert werden kann. Derartige steuerbare Verstärkerschaltungen sind auch vorteilhaft in Tonmischpulten für die mehrkanalige Aufnahmetechnik, wie Zweikanalstereofonie oder Quadrofonie anwendbar.

Die Eingabeanordnungen 8a und 8c innerhalb der Stell- und Steuervorrichtung 8 können auf verschiedene Weise realisiert werden. Eine mögliche Anordnung besteht aus einer Gruppe von Schaltern, z. B. in Form von Tastenschaltern, Sensoren oder anderen Kontaktbauelementen, die beispielsweise in der Art einer Matrix angeordnet sind, welche die geometrischen Verhältnisse des Aktionsbereiches des zu beschallenden Auditoriums nachbildet, so daß bestimmten Teilflächen des Aktionsbereiches jeweils ein mit einem Anzeigeelement (z. B. Lampe, LED) versehener Schalter zugeordnet ist. Möglich ist auch eine andere Anordnung von Betätigungs- und Anzeigeelementen, bei der z. B. die äußeren Umrisse des Aktionsbereiches durch Schalter markiert werden, während die innere Fläche des dermaßen nachgebildeten Aktionsbereiches mit geeigneten Anzeigeelementen bestückt ist, die die jeweilige (fiktive) Position der bewegten Schallquelle anzeigen.

Eine weitere Variante eines Bedienfeldes besteht aus einem Koordinatengeber, dessen Betätigungselement in allen Richtungen einer Ebene frei beweglich ist und der seine Lagekoordinaten z. B. in Form von Zählimpulsen, Codeworten oder Gleichspannungssignalen abgibt. Auch ein grafisches Display, z. B. ein Videomonitor, kann in Verbindung mit einem manuellen Nachführelement, z. B. mit einem Lichtgriffel oder einem anderen opto-elektronischen Sensor diese Funktion erfüllen.

Für die erstgenannte Ausführungsform eignet sich eine Schaltungsanordnung der Eingabeordnung 8a der Stell- bzw. Steuervorrichtung 8, von der ein Teil einer Zeile oder Spalte in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Primäranschlüsse der Schalter 20a; 20b; 20c, hier als handbetätigte Tastenschalter dargestellt, liegen an einem gemeinsamen Potential, während die Sekundäranschlüsse jeweils einen Eingang einer logischen ODER-Schaltung 21 belegen, so daß an deren Ausgang bei Betätigung irgendeines der Schalter ein L-Signal entsteht, das über ein als Torschaltung benutztes UND-Glied 22 ein von einem in der Frequenz veränderbaren Taktgenerator 23 erzeugtes Taktsignal an die jeweiligen Takteingänge der jedem Schalter zugeordneten Vor-/Rückwärtszähler 24a; 24b; 24c anschaltet. Die Steuereingänge für den Vor- bzw. Rückwärtsbetrieb dieser Zähler sind jeweils mit einem der Sekundäranschlüsse der Schalter 20a; 20b; 20c derart verbunden, daß der dem jeweils betätigten Schalter 20b zugeordnete V/R-Zähler 24b z. B. vorwärts zählt und alle übrigen Zähler in entgegengesetzter Richtung. Die Datenausgänge der Zähler 24, die den Zählerstand z. B. in binär codierter Form ausgeben, sind jeweils an den Eingang eines Codierers 25a; 25b; 25c angeschlossen, der eine Umcodierung des durch die durchlaufenden Zählschritte erzeugten Eingangsdatenwortes in ein entsprechend geformtes Ausgangsdatenwort normiert. Diese Ausgangsdatenworte der Codierer 25 steuern in geeigneter Weise die Parameter der steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 9, der Verstärkereinrichtungen 5 bzw. der Summierverteiler 4 und 10, die an die ersten Ausgänge des Codierers angeschlossen sind. Geeignete Anzeigeelemente 27a; 27b; 27c im Bedienfeld, wie z. B. Lampen, LED′s oder LCD-Displays, können an die zweiten Ausgänge angeschlossen sein. Bei Verwendung gleichspannungsgesteuerter Verstärker 5 (sogenannte VCA) sind hierzu Digital- Analog-Wandler 26a; 26b; 26c zwischengeschaltet.

Die Codierer 25 und die Digital-Analog-Wandler 26 können auch auf je einen Funktionsblock jeder Art reduziert sein, wenn die Abfrage der Zählerausgänge sowie die Ausgabe der Steuerwerte an zu steuernden Verzögerungs-, Verstärkungs- und Verteilereinrichtungen mittels eines - hier nicht dargestellten - Zeitmultiplexsystems realisiert ist.

Die Funktion der hier beschriebenen Schaltungsanordnung läßt sich in vorteilhafter Weise auch durch höher integrierte Bauelemente, wie z. B. einen Mikroprozessor, realisieren.

Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung zeigt ein leicht verständliches Beispiel für eine automatische Quellenortungseinrichtung zur näherungsweise schallwegproportionalen Steuerung, bei der der Vergleich der Schallstrahlerorte mit dem Quellenort bereits ohne weitere Hilfsmittel direkt mittels einer Entfernungsmeßeinrichtung erfolgt.

Mit den Schallstrahlern 3a und 3b sind Ultraschallstrahler als Meßschallsignalgeber 30a und 30b ortsgleich angeordnet, die mit je einem getasteten Ultraschallgenerator 31a und 31b verbunden sind. Das Mikrofon 6 befindet sich im Aktionsbereich 1 in unterschiedlichen Entfernungen von den beiden Schallstrahlern 3a und 3b und ist für die Aufnahme der verwendeten Ultraschallfrequenzen ausgerüstet. Es kann z. B. als drahtloses Bühnenmikrofon ausgebildet sein und die aufgenommenen getasteten Ultraschallsignale auch in andere Frequenzbereiche umsetzen. In der Fig. 6 ist dagegen der einfachste Fall einer Drahtverbindung dargestellt, von der aus die Verzweigung über drei Filter 32; 33a und 33b erfolgt.

Das erste Filter 32 ist ein Tiefpaßfilter, an dessen Ausgang das Tonsignal der Quelle liegt. Die beiden anderen Filter 33a und 33b sind frequenzselektive Filter, beispielsweise PLL-Filter, die auf die beiden Ultraschallfrequenzen f₁; f₂ abgestimmt sind.

Die in Tastimpuls-Regenerierschaltungen 34a; 34b, die beispielsweise Verstärker, Gleichrichter und Schwellwertschalter enthalten können, wiedergewonnenen Tastsignale haben die gleiche Dauer, aber um die Schallaufzeit spätere Flanken gegenüber den ursprünglichen Tastsignalen, die an den Tasteingängen der Ultraschallgeneratoren 31a und 31b und an den anderen Eingängen der Zeitvergleichsschaltungen 35a und 35b liegen, für die beispielsweise RS-Trigger eingesetzt sein können, wobei die ursprünglichen Tastsignale am Setzeingang und die wiedergewonnenen verzögerten Tastsignale am Rücksetzeingang liegen. Es schaltet nur die erste Vorderflanke des Rücksetzimpulses, so daß eventuell zusätzliche reflektierte Ultraschallimpulse, die später eintreffen, wirkungslos bleiben. Die Ausgänge der Zeitvergleichsschaltungen 35a und 35b, an denen Impulse laufzeitproportionaler Dauer liegen, sind mit Zeitwertwandlern 36a und 36b, die im einfachsten Fall Integrierglieder sind, verbunden, die diese Impulse in geeignete Stell- bzw. Steuergrößen für die steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen umwandeln.

Eine Möglichkeit der Realisierung eines Zeitwertwandlers, der den besonderen Bedingungen der Erfindung Rechnung trägt, ist in dem unteren Zeitwertwandler 36b in der Fig. 6 eingezeichnet. Da Störungen der Tastimpulsübertragung über die Ultraschallstrecke zu berücksichtigen sind, beispielsweise vorübergehende Abschattungen mit dem Ausfall einzelner übertragener Tastimpulse, ist die Einfügung einer logischen Vergleichsschaltung ratsam, die dies kontrolliert und am leichtesten mit Zählern realisierbar ist.

Die Tastimpulserzeugung erfolgt deshalb mittels eines Teilers 37, der einem Taktimpulsgenerator 38 nachgeschaltet ist. Die Taktimpulse liegen außerdem an einem Eingang eines UND-Gatters 39 im Zeitwertwandler 36b, an dessen anderem Eingang die Impulse laufzeitproportionaler Dauer liegen.

Am Ausgang des UND-Gatters 39 steht dann jeweils eine laufzeitproportionale Anzahl von Taktimpulsen zur Verfügung, die mit einem Zähler auswertbar ist, der beispielsweise von den Taktimpulsvorderflanken gestartet wird und mit einem Vergleichszähler mit der vorhergehenden Tastimpulszahl verglichen wird, in den der Übertrag erst mit der Rückflanke des übertragenen Tastimpulses erfolgt und die begrenzte Differenz beider Zählerstände die Stellgröße und -richtung an den Steuereingang der steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen weitergibt.

Ein fehlender Tastimpuls führt nicht zum Übertrag und zum Stellen, sondern zur erneuten Zählung; ebenso eine Überschreitung einer einstellbaren Differenzbegrenzung, wenn beispielsweise statt des abgeschatteten direkten Tastimpulses ein reflektierter übertragen wurde.

Dies ist eine von vielen Möglichkeiten einer sich kontrollierenden Umwandlungsschaltung 40 einer Taktimpulszahl in die Stellgröße, die deshalb nur zusammengefaßt dargestellt ist.

Ohne eine weitere Figur zu benötigen, ist an Fig. 6 auch eine Möglichkeit zur Erweiterung auf eine Vielzahl von Schallstrahlerorten und Mikrofonen erkennbar. Mit zwei, bzw. bei Höhenstaffelung drei Ultraschallstrahlern 30 an Aktionsbereichsbegrenzungen können für beliebig viele Quellenorte die Koordinaten durch Vervielfachung der Schaltungsstelle 33 bis 36 ermittelt und gespeichert werden. Diese Koordinatenwerte stehen beliebig parallel oder seriell als Eingabeanordnung 8a der Quellen- bzw. Mikrofonpositionen zur Verfügung. Auf die gleiche Art kann die Eingabeanordnung für die Schallstrahlerpositionen 8c ebenfalls einen Speicher darstellen. Die Vergleichs- und Steuereinrichtung 8b besteht dann vorteilhaft aus einem Rechner, der die Koordinatenrelationen zyklisch errechnet, die aktuellen Ergebnisse mit den Werten des Vorzyklus vergleicht und erforderlichenfalls nach weiterem Vergleich und Kontrollrechnung, die Stellgrößen und -richtungen als adressierte Befehle an die verschiedenen steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen ausgibt.

Die automatische Eingabe kann auch vorteilhaft mit manueller Eingabe kombiniert sein, wobei der technische Aufwand für die den stationären Quellen zugeordneten Mikrofone gering ist und für Solisten mit vielen Ortsveränderungen der Bedienungsaufwand.

Claims (15)

1. Großraumbeschallungssystem für mehrdimensional ausgedehnte Aktions- und Rezeptionsbereiche, von denen der Aktionsbereich in mehrere räumlich verteilte Quellbereiche mit zugeordneten Mikrofonen aufgeteilt ist und bei dem Schallstrahler in allen Bereichen verteilt sind und bei dem zwischen den Mikrofonen und den Schallstrahlern schaltbare Verbindungswege mit Einrichtungen zur einstellbaren Verstärkung und zur gestaffelten Verzögerung entsprechend den Entfernungen zwischen den Quellbereichen, Schallstrahlern und Hörerorten bestehen und bei dem den Schallstrahlern Einrichtungen zur rückwirkungsfreien Summierung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens den ortsveränderlichen solistischen Tonsignalquellen (6, 6a, 6b, 6c) zusätzliche vom Quellbereichssystem getrennte Verbindungen, mit Steuereingängen hinsichtlich wenigstens einer Verzögerungszeit (9, 9a, 9b, 9c) und einer Amplitudensteuerung (5, 5a, 5b, 5c) zugeordnet sind, die ausgangsseitig mit den Einrichtungen zur rückwirkungsfreien Summierung und Verteilung (4, 4a, 4b) zu den Schallstrahlern (3) verbunden sind und daß die erwähnten Steuereingänge (7) mit Stell- bzw. Steuervorrichtungen (8) verbunden sind, die aus Eingabeanordnungen für den aktuellen Quellenort und für die Schallstrahlerorte (8c) sowie aus einer Vergleichs- und Steuervorrichtung (8b) besteht, welche die näherungsweise schallwegproportionale Steuerung der Verzögerungszeit entsprechend der Schallaufzeit vom ortsveränderlichen Quellenort zu den Schallstrahlern und die differenzierte Pegeleinordnung gestattet.

2. Großraumbeschallungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche ortsveränderliche Schallstrahler (3d . . . 3g, 3n) im Aktions- und Rezeptionsbereich, vorzugsweise im Bewegungsbereich solistischer bzw. leistungsschwacher Quellen, eingesetzt sind und deren Ortskoordinaten ebenfalls der Eingabeanordnung für die Schallstrahlerorte (8c) zugeführt sind.

3. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß Eingänge der Einrichtungen zur differenzierten rückwirkungsfreien Summierung und Verteilung sowohl mit steuerbaren als auch mit fest eingestellten Einrichtungen zur Verzögerung verbunden sind, denen zusätzlich den Quellen zugeordnete Einrichtungen zur differenzierten rückwirkungsfreien Summierung und Verteilung vorgeschaltet sind, an deren Eingängen stationäre Mikrofone liegen.

4. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen und die Stell- bzw. Steuervorrichtungen vorwiegend mit den im Übergangsbereich zwischen Aktions- und Rezeptionsbereich angeordneten Schallstrahlern und Mikrofonen verbunden sind, während davon entfernter im Rezeptionsbereich angeordnete Schallstrahler mit festen bzw. grob gestaffelten Pegel- bzw. Zeitzuordnungen in den ihnen zugeordneten Einrichtungen zur differenzierten rückwirkungsfreien Summierung verbunden sind.

5. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei festen Verzögerungen entsprechend der Schallstrahler- Ortdifferenzen neben den Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen der Quellen auch die Einrichtungen zur Reflexionserzeugung quellenortabhängig steuerbar und mit der Steuereinrichtung verbunden sind, in der zusätzlich der Simulationsgrad des akustischen Schallfeldes eingespeichert ist.

6. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Aktionsbereich und im Übergangsgebiet zwischen Aktions- und Rezeptionsbereich Zusatzschallstrahler annähernd in der Höhe der Quellen angeordnet sind, deren vorgeschaltete Einrichtungen zur differenzierten Summierung und Verteilung Zusatzdämpfungen bzw. Zusatzverzögerungen in solchen Eingängen enthalten, denen weitere Einrichtungen zur rückwirkungsfreien Summierung und Verteilung vorgeschaltet sind.

7. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Stell- bzw. Steuervorrichtung zur differenzierten, näherungsweise schallwegproportionalen Steuerung analog den Schallwegen aus einer Aktionsflächennachbildung mit darin den Mikrofonort repräsentierendem Bedienfeld zum Stellen der Verzögerung bzw. Verstärkung besteht.

8. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Stell- bzw. Steuervorrichtung zur differenzierten, näherungsweise schallwegproportionalen Steuerung mit einer Quellenortungseinrichtung für den Mikrofonort im Aktionsbereich verbunden ist, die auf Entfernungsmessungen mit dem Vergleich der Laufzeiten elektrisch bzw. optisch übertragener, und akustischer, über den Schallweg zwischen Meßschallsignalgebern und Mikrofon geführter Meßsignale beruht.

9. Großraumbeschallungssystem nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Aktionsflächennachbildung bzw. Entfernungsmeßeinrichtung und die Stell- bzw. Steuervorrichtungen eine Recheneinheit für die Umrechnung der veränderlichen Ausgangsparameter der Aktionsflächennachbildung bzw. Quellenortungseinrichtung in Steuerwerte für die steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen unter Berücksichtigung eingespeicherter akustischer, räumlicher bzw. anlagentechnischer Parameter des Beschallungssystems geschaltet ist.

10. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß in Ausgangsleitungen von solistischen Quellen zugeordneten Verzögerungseinrichtungen zu den Einrichtungen zur differenzierten rückwirkungsfreien Summierung und Verteilung für Zusatzstrahler steuerbare Dämpfungsglieder eingeschaltet sind, die über eine Ortskoinzidenz-Prüfeinrichtung, die vorzugsweise mit dem Rechner verbunden bzw. deren Bestandteil ist, mit den Aktionsflächennachbildungen bzw. Quellenortungseinrichtungen sowohl für bzw. Quellenortungseinrichtungen sowohl für Mikrofone als auch für ortsvariable Schallstrahler verbunden ist und daß die Ortskoinzidenz mit einem Speicherwert verglichen und bewertet ist.

11. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß das von einer bewegten solistischen Quelle oder einer diese simulierenden Ersatzquelle erzeugte Eingangstonsignal an den Eingängen von mindestens zwei steuerbaren Verstärkern liegt, deren Ausgänge direkt bzw. über eine steuerbare Einrichtung zur Verteilung an den Eingängen von Summierern liegen und daß neben der Eingabeanordnung der Quellen- bzw. Mikrofonpositionen der Steuereinrichtung auch eine Bedieneinrichtung für Pegelbeeinflussung vorhanden ist und beide Ausgänge mit multiplizierenden Steuerschaltungen verbunden sind, die in den Steuereingangsleitungen der steuerbaren Verstärker liegen.

12. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 8, 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Bedienfeld für den Mikrofonort aus Schaltern besteht, deren Primäranschlüsse an einem gemeinsamen Potential und deren Sekundäranschlüsse jeweils an einem Eingang einer ODER-Schaltung liegen, deren Ausgang mit dem ersten Eingang einer UND-Schaltung verbunden ist, während an dem zweiten Eingang ein in der Frequenz veränderbares Taktsignal liegt, und daß der Ausgang der UND- Schaltung mit den Takteingängen von jedem Schalter zugeordneten Vor-/Rückwärtszählern verbunden ist, deren Vor-/Rückwärtssteuereingänge jeweils mit den Sekundäranschlüssen der Schalter verbunden sind, und daß die Datenausgänge der Zähler jeweils an den Eingang eines zugeordneten Codierers angeschlossen sind, dessen Ausgang mit den Steuereingängen der steuerbaren Verzögerungs-, Verstärkungs- bzw. Zuordnungseinrichtungen verbunden ist.

13. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß mit dem Meßschallsignalgeber getastete Ultraschallsignalgeneratoren verbunden sind, daß Mikrofone mit Ultraschallempfängern verbunden bzw. im Aufnahmefrequenzbereich erweitert sind, daß am Ende der elektrischen bzw. optischen Übertragungsstrecke vom Mikrofon Trenneinrichtungen, vorzugsweise PLL-Filter, angeordnet sind und daß die Tastsignale für die Ultraschallstrahler und die übertragenen wiedergewonnenen Tastimpulse an Zeitvergleichsschaltungen liegen, die Impulse von annähernd schallwegproportionaler Dauer abgeben, deren Ausgänge über Zeitwertwandler direkt bzw. über den Rechner mit den Steuereingängen der steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen verbunden sind.

14. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und 13, gekennzeichnet dadurch, daß bei geringer Zahl von Schallstrahlerorten diese zugleich Meßschallsignalgeberorte sind und die steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen in Stufen stellbar sind, und daß zwischen dem Zeitwertwandler, der einen Taktimpulsgenerator enthält, der über Teiler auch mit der Tastimpulserzeugung verknüpft ist, und zwischen dem Zeitwertwandler und der Stell- bzw. Steuervorrichtung der steuerbaren Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen eine Speicher- und Vergleichseinrichtung angeordnet ist, an deren Ausgang jeweils nur die Stellschritte und -richtung der Änderung liegen.

15. Großraumbeschallungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß einer Vielzahl von Schallstrahlerorten nur eine die Koordinaten des Aktionsbereiches eindeutig bestimmende Zahl von Meßschallsignalgebern angeordnet ist und daß die Zeitwertwandler mit den Steuereingängen der Verzögerungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen über die Koordinaten umrechnende Recheneinheit verbunden sind.