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Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Einer bekannten Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art liegt die Aufgabe zugrunde, Störempfindungen bei den am Musikgeschehen unfreiwillig Beteiligten zu reduzieren, die am häufigsten und am unangenehmsten von den tiefen Klangspektren herrühren, wobei eine automatische, lautstärkeabhängige Anpassung des Frequenzganges an die Kurven gleicher Gehörempfindlichkeit erreicht wird.
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Zu diesem Zweck wird bei der bekannten Schaltungsanordnung für den Tieftonbereich des Signalbandes in einem abzweigenden Kanal eine eigene Dynamik-Kompressionsschaltung vorgesehen, die derart arbeitet, daß der Pegel dieses Frequenzbandes bei kleiner Lautstärke in Anpassung an die Kurven gleicher Gehörempfindlichkeit angehoben ist und mit größer werdenden Lautstärken die Anhebung im Verhältnis zur Lautstärke nur in geringem Maße zunimmt. Das Frequenzband des Mitteltonbereiches bleibt hier im wesentlichen unverändert. Ein weiterer Kanal wird bei einer Ausführungsform für den Hochtonbereich des Frequenzbandes vorgesehen (DE-OS 22 31 647).
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Bekannt sind weiter Klangregelungen, bei denen das Frequenzband mit Hilfe von Bandpässen in eine Mehrzahl von im wesentlichen gleich breiten Frequenzbändern unterteilt wird, die jeweils für sich regelbar sind (EP-OS 52 544). Solche Klangregler sind als Equalizer oder Graphik-Entzerrer bekannt. Es sind weiter parametrische Entzerrer bekannt, bei denen praktisch jede denkbare sinnvolle Änderung eines Klangbildes bzw. Frequenzganges möglich ist (DE-OS 26 25 922, Z-Electronics, Heft 5, 1981, S. 191-192, DE-OS 31 41 689). Bekannt sind weiter Anordnungen, bei denen ein beispielsweise mit den angeführten Mitteln einmal eingestellter Frequenzgang gespeichert und elektronisch oder elektromechanisch reproduzierbar ist.
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All diese Anordnungen haben zum Ziel, aus den unterschiedlichsten Gründen und für die unterschiedlichsten Zwecke unterschiedliche Frequenzgänge einzustellen.
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Die in den letzten Jahren entwickelte Technik und die hierbei zur Verfügung stehenden Geräte zur Klangbeeinflussung haben dazu geführt, daß von vielen Interpreten mit Spezialsounds gearbeitet wird. Während die traditionelle Wiedergabe von Musikwerken zu einer Hüllkurve für den Gesamtpegel bei der Wiedergabe führt, der bei einem leichten Abfall im oberen und unteren Frequenzbereich im übrigen Bereich grob gesprochen einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf hat, haben Spezialsounds im allgemeinen einen hiervon stark unterschiedlichen Verlauf der Hüllkurve, der für die verschiedenen Interpreten zudem noch individuell stark verschieden ist.
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Sofern beispielsweise Schallplatten, die mit einem Spezialsound aufgenommen worden sind, gesondert und in Abständen wiedergegeben werden, kann sich der Hörer jeweils auf die besondere Eigenart der Interpretation einstellen. In vielen Fällen wird jedoch gefordert, daß Musikstücke in ununterbrochener Reihenfolge wiedergegeben werden. Dies betrifft insbesondere Untermalungsmusik, wie sie im Kaufhaus, in Caf´s und dergleichen geboten wird. Es trifft aber insbesondere auch zu für Diskotheken oder für die Wiedergabe auf Volksfestplätzen. In allen Fällen ist das dargebotene Programm vom Darbieter jeweils zu aktualisieren, d. h. es werden jeweils die Neuerscheinungen in das Programm aufgenommen und ältere Aufnahmen weggelassen. Die Reihenfolge ist dabei zwangsläufig zufällig. Es folgen also unmittelbar aufeinander Schallplatten mit normaler Spektralverteilung auf Platten mit den unterschiedlichen Spezialsounds. Bei einer solchen Wiedergabe am laufenden Band werden die Unterschiede der Spektralverteilungen der aufeinanderfolgenden Wiedergabe vielfach als unangenehm, oft sogar als störend angesehen. Einzeln als gut empfundene Wiedergaben können dabei stark verlieren.
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In Diskotheken versucht man beispielsweise, dem dadurch entgegenzuwirken, daß der Diskjockey versucht, die einzelnen Platten entsprechend ihren individuellen Gegebenheiten von Hand auszusteuern. Dies erfordert erhebliche Aufmerksamkeit und auch entsprechende Vorbereitungen. In vielen Fällen steht aber eine Kraft, die solche Arbeiten durchführen könnte, nicht zur Verfügung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der zumindest für bestimmte Gruppen von Musik, wie Discomusik, Unterhaltungsmusik und ernste Musik, Folgen von Schallquellen mit unterschiedlichster Spektralverteilung automatisch so wiedergebbar sind, daß eine gegenseitige Beeinträchtigung der Wiedergaben weitgehend ausgeräumt ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die Spektralverteilung einer guten Single- Schallplatte, die in traditioneller Weise aufgenommen ist.
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Fig. 2 und 3 zeigen Spektren von extremen Soundaufnahmen.
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Fig. 4 zeigt schematisch die Frequenzbandaufteilung, wie sie beispielsweise bei einem Equalizer vorgenommen wird.
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Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung gemäß der Erfindung.
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Fig. 6 zeigt die Wirkung der Regelung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Spektrum ist das Spektrum einer guten Single-Schallplatte auf dem Gebiet der Unterhaltungsmusik. Das Spektrum ist in einem Analysator untersucht worden. Dabei wurden in üblicher Weise jeweils die Spitzenwerte gespeichert, so daß am Ende des Musikstückes dann die in Fig. 1 dargestellte Spektralkurve entsteht. Man sieht, daß im Bereich von etwa 80 Hz bis etwa 3 KHz annähernd eine Gerade vorhanden ist. Darüber und darunter ist im Bereich der tiefen Töne unter 80 Hz und über 3 KHz der Spektralanteil der hohen und tiefen Töne des Musikstückes geringer.
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In den Fig. 2 und 3 sind die Spektren von zwei extremen Soundaufnahmen dargestellt. Wie hieraus ersichtlich, sind diese Soundaufnahmen bewußt auf eine spezielle Spektralverteilung getrimmt, wobei die Spektralkurve steile Anstiege und Abfälle aufweist, d. h. daß bestimmte Frequenzbereiche bewußt bevorzugt und andere bewußt bei der Wiedergabe vernachlässigt werden.
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So krass, wie aus den Kurven nach den Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind auch die Unterschiede, wenn solche Aufnahmen gemischt hintereinander abgespielt werden.
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Abhilfe kann hier durch eine Korrektur vorgenommen werden. Gemäß der Erfindung wird dafür das gesamte Frequenzband in wenigstens fünf Frequenzbänder unterteilt, und zwar nach Art eines Equalizers. In Fig. 4 sind schematisch sieben solche Frequenzbänder dargestellt.
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Mit der im nachstehenden zu beschreibenden Schaltung werden die Frequenzspektren unterschiedlicher Aufnahmen korrigiert, und zwar so, daß die oben erwähnten negativen Erscheinungen, daß eine Platte in der gegebenen Folge von Wiedergaben stark verlieren kann oder sogar als störend empfunden wird, behoben werden. Dies wird dadurch erreicht, daß allgemein gesprochen jedes Frequenzband mit einem Verstärker versehen ist, wobei alle Verstärker so ausgesteuert sind, daß die einzelnen Frequenzbänder auf einen für alle Frequenzbänder gleichen Pegel eingeregelt werden.
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Um auch die Bandfilter, die in dem im allgemeinen weniger lauten Seitenbereich des Tonspektrums arbeiten, in einem mittleren Bereich arbeiten zu lassen, wird eine Vorkorrektur vorgenommen, welche den Pegel in diesen Bereichen, beispielsweise bei der Kurve nach Fig. 1 die Bereiche von 30 bis 100 Hz und von 3 KHz bis 16 KHz, vor den Bandpässen anhebt. Die Vorkorrektur erfolgt, wie in Fig. 5 dargestellt, beispielsweise mit einer Spektralverteilungskurve, die der nach Fig. 1 reziprok ist. Diese Eingangsspektralverteilungskorrektur wird am Ausgang der Schaltung wieder rückgängig gemacht.
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Damit werden alle Wiedergaben mit im wesentlichen gleicher Spektralverteilung wiedergegeben, beispielsweise einer Spektralverteilung, die der nach Fig. 1 entspricht. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß speziell zu laute Passagen einer Aufnahme sofort zurückgeregelt werden. Dies ist besonders dort von Bedeutung, wo die allgemeine Lautstärke ohnehin in der Nähe der Belästigungsgrenze liegt, wie dies beispielsweise in Diskotheken oder auf Volksfestplätzen der Fall ist. Hierbei wird es als besonders angenehm empfunden, daß tatsächlich nur der jeweils zu laute Ton geschwächt wird und nicht wie bei einer üblichen Aussteuerungsbegrenzung gleich alle Töne.
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Es hat sich dabei überraschend herausgestellt, daß trotz der Anhebung auf den gleichen Pegel für alle Frequenzbereiche auch bei extremen Sounds der Grundcharakter dieser Sounds erhalten bleibt. In der Regel gewinnt der betreffende Sound sogar beträchtlich, wenn die Wiedergabe in der beschriebenen Weise geregelt in Folge mit anderen Stücken abgespielt wird.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in Fig. 5 wiedergegeben. Hier sind fünf parallele Kanäle I bis V wiedergegeben, von denen die Kanäle I und II in einer ersten Ausführungsform wiedergegeben sind, während im Kanal III eine Ergänzung dargestellt ist. Die Kanäle IV und V sind mit ihrer Beschaltung lediglich als Blöcke wiedergegeben. Die Aufteilung auf fünf Frequenzbänder und damit fünf Kanäle ist die Mindestaufteilung. Vorzugsweise erfolgt eine Aufteilung auf mindestens sieben Frequenzbänder. Die tatsächlich zu wählende Zahl richtet sich nach dem angestrebten Erfolg und dem vertretbaren Aufwand.
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Bei der Schaltung nach Fig. 5 wird das Tonsignal am Eingang 2 über ein Korrekturfilter 4, auf das weiter unten eingegangen wird, auf die fünf parallelen Kanäle I bis V geleitet. Der Ausgang der Kanäle wird über ein invertierendes Korrekturfilter 6 auf den Ausgang 8 geschaltet. Dieser Ausgang kann beispielsweise auf eine Schaltungsanordnung für eine gehörrichtige Wiedergabe geschaltet werden, oder aber auch direkt auf den Endverstärker. Am Eingang 2 kann die Tonquelle direkt oder aber über einen Vorverstärker angeschaltet sein.
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Die einzelnen Kanäle I-V weisen, wie im einzelnen für die Kanäle I und II dargestellt, jeweils am Eingang einen Trennwiderstand 10 auf, der zusammen mit einem Belastungswiderstand 12 einen Spannungsteiler bildet. Der Belastungswiderstand 12 ist verstellbar und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Fotowiderstand ausgebildet. Dem Spannungsteiler nachgeschaltet ist ein Bandfilter 14 für einen Teil des gesamten Frequenzbereiches vorgesehen, der in üblicher Weise ausgebildet sein kann.
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An den Ausgang des Bandfilters 14 ist ein Gleichrichter 16 angeschaltet, der in der Zeichnung als Einfachgleichrichter dargestellt ist, in der Praxis jedoch in bekannter Weise als Doppelweg-Amplitudenspitzen-Gleichrichter ausgebildet ist. Nachgeschaltet ist dann ein Summierwiderstand 18 vorgesehen. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 16 ist auf einen Verstärker 20 geschaltet, der eine Lichtquelle 22 für den Fotowiderstand 12 steuert. Parallel zum Verstärkereingang ist ein Kondensator 24 geschaltet.
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Der Gleichrichter 16 leitet aus der Ausgangsspannung des Bandfilters 14 eine Gleichspannung ab, welche nach Verstärkung im Verstärker 20 die Lichtquelle 22, beispielsweise eine Diode, speist. Die Gleichspannung wird gleichzeitig im Kondensator 24 gespeichert, der eine Kapazität hat, daß die Speicherung für mehrere Sekunden erfolgt, d. h. für eine für die Pegeländerungen relativ längere Zeit. Der steuerbare Fotowiderstand stellt einen relativ billigen Regler dar. Statt des steuerbaren Fotowiderstandes können aber auch andere steuerbare Widerstände vorgesehen werden, beispielsweise Transistoren, insbesondere Fets oder dergleichen.
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Über die Aussteuerung der Leuchtdiode 22 wird die Eingangsspannung vor dem Bandfilter reduziert, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Eingangsspannung vor dem Bandfilter 14, der Ausgangsspannung und der Zurückregelung eingestellt hat. Damit wird beispielsweise ein Punkt P erreicht, wie er in Fig. 6 auf der dort wiedergegebenen Kurve dargestellt ist.
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Das Herunterregeln der Bandfilter bei einem lauten Signal geschieht nicht sofort, d. h. völlig unhörbar. Es ist in jedem Fall eine kleine Überhöhung des ersten Impulses vorhanden, so daß ein wesentliches Dynamikmerkmal, nämlich der erste Impulssprung, schonend behandelt wird. Durch die erfindungsgemäß durchgeführte Klangregelung erfolgt gleichzeitig eine allgemeine automatische Regelung des mittleren Pegels, die aber frei ist von den Nachteilen, wie sie beispielsweise bei einer Musikboxregelung vorliegen, bei der das Spektrum beschnitten wird. Für den Lautheitseindruck eines Klanges ist auch dessen Spektralverteilung wesentlich. Diese Spektralverteilung wird hier korrigiert und nicht beschnitten.
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Der Ausgang der Schaltung gemäß der Erfindung stellt auch eine gute Voraussetzung für eine richtig funktionierende gehörrichtige Lautstärkeregelung dar. Hierfür ist es nämlich notwendig, daß sowohl der mittlere Pegel als auch das allgemeine Klangbild konstant sind.
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Über die Summierwiderstände 18 der Kanäle I bis V werden die von den einzelnen Filtern durchgelassenen und in ihrer Amplitude korrigierten Spektralanteile wieder zum Gesamtspektrum zusammengefügt.
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Die Schaltung, wie sie im vorstehenden unter Bezug auf Kanal I beschrieben ist und auch für Kanal II dargestellt ist, kann in der Weise abgewandelt werden, wie sie für Kanal III wiedergegeben ist. Hier ist zur Erzielung einer Vorwärtsregelung dem Summierwiderstand 18 ein weiterer Spannungsteiler mit dem Widerstand 26 und dem Belastungswiderstand 28 vorgesehen. Der Belastungswiderstand 28 ist hier wiederum als Fotowiderstand ausgebildet, der über die zugeordnete Leuchtdiode 30 gesteuert wird, die parallel zur Leuchtdiode 22 an den Ausgang des Verstärkers 20 angeschlossen ist.
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Damit die Regelung über das gesamte Frequenzspektrum mit gleichem Pegel arbeitet, ist der Schaltung das oben erwähnte Korrekturfilter 4 vorgeschaltet, mit dem die Spektralverteilung korrigiert wird, beispielsweise derart, daß eine Anhebung des Eingangspegels im Bereich der tiefen und hohen Töne erfolgt, also in den Bereichen, in denen nach Fig. 1 ein Abfall des Pegels erfolgt. Diese Korrektur wird nach der Behandlung des Signals in der Schaltung im umgekehrt wirkenden Korrekturfilter 6 wieder rückgängig gemacht. Hierzu weist das Korrekturfilter 6 einen zum Korrekturfilter 4 spiegelbildlichen Frequenzgang auf. Auf diese Weise wird ein prinzipieller Frequenzgangfehler vermieden.