DE3512155A1

DE3512155A1 - Elektroakustische anordnung fuer richtungsorientiertes, raeumliches hoeren

Info

Publication number: DE3512155A1
Application number: DE19853512155
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4330 Mülheim Woywod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3512155C2; DE8509965U1

Description

Beschreibung
Elektroakustische Anordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören Die Erfindung betrifft eine elektroakustische Anordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören mit Mikrofonen auf der Aufnahmeseite und Lautsprechern auf der Wiedergabeseite.
Die vorgegebene elektroakustische anordnung soll ein originalgetreues, gleichmäßiges Erfassen aller Schallereignisse im Raum mit Richtungsinformationen ermöglichen.
Es ist bekannt, daß es verschiedene elektroakustische Änordnungen für räumliches Hören gibt. Die meisten Anordnungen arbeiten mit zwei Kanälen z.B. Stereophonie. Hier sind für die Mikrofonaufnahme die Anordnungen MB, XYr ORTF, 05S, KU 81, , KK IENT, Ä/B, und PZM zu nennen. Es wird auf folgende Literatur hingewiesen: "Bericht über die 13. Tonmeistertagung in München vom 21, - 24, Nov. 1984" Seiten 75-84, 95-102, 137-153, 158-169, 170-184; "Fortschritte der Akustik DAGA '84" Seiten 117-128, 223-226, 279-282.
Es ist bekannt, daß es eine vierkanalige elektroekustische Anordnung unter der Bezeichnung "Quadrophonie" gibt. Dieses Verfahren arbeitet mit vier Mikrofonen und vier Lautsprechern, die im Quadrat oder Rechteck horizontal angeordnet sind. Ortungen sind im horizontalen Bereich möglich. rauch kann der Kopf bei der Wiedergabe dem horizontalen Hörereignisort zugewendet werden. Es ist weiterhin bekannt, daß Quadrophonie-Mikrofone in kompakter Anordnung axistieren, z.B. Meumann QM 69.
Die Wiedergabe über zwei Stereolautsprecher, beliebig welche Aufnahmetechnik angewendet wird, bildet nur eine Stereobasis; das heißt, das gesamte Hörereignis muß und kann sich nur in Form von Phantomschallquellen zwischen zwei Lautsprechern aufbauen. Eine Tiefenstaffelung kann nur hinter der Basis der beiden Lautsprecher mangelhaft wahrgenommen werden. Kopf-oder Vörperbewegungen zu anderen Richtungen sind nicht möglich, da keine anderen Richtungen angeboten werden. Die spezifische Akustik des Originalraumes läßt sich nur sehr eingeschränkt wiedergeben.
Ale Beispiel soll hier die OSS-Anordnung für die Mikrofonseite dienen, die mit zwei Druckemprfängern arbeitet. Hiermit wird der Raum in zwei Haften geteilt, in denen alle Rauminformetionen untrennbar konzentriert enthalten snd. Diese Hälften werden dem linken und rechten Kanal zugeführt. Eine Ortung außerhalb der Stereobasis und eine differenzierte, richtungsoriantierte Erfassung der Schallereignisse des ganzen Raumes -vertikal und horizontal - ist deshalb nicht möglich.
Mit den Kunstkopf-Systemen und entsprechenden Kopfhörern ist der Räumlichkeitseindruck relativ höher. Die Raumortung ist als ungenügend anzusehen. Eine Drehung des Kopfes zum Einkreisen des Schallereignisortes ist nicht möglich. Der Stand der Technik geht davon aus, daß zwei Mikrofone, in die äußeren Gehörgänge eines Kunstkopfes gesetzt, alle Signale für die Ortung liefere. Besonderer Wert wi-rd auf die Außenohrnachbildung gelegt, obwohl der Mensch auch mit zugestopften Ohren noch orten kann. Es ist anzuzweifeln, daß die Kunstkopftechnik zum Ziel des Hören, und Ortens entsprechend dem menschlichen Behör fähren kann.
Ein Qualitätskriterium für Mikrofone, Lautsprecher und Kopfhörer ist der Begriff der Räumlichkeit. Käufer von hochwertigen Wiedergabegeräten geben viel Geld au, um den Originalklang optimal zu erhalten. Die Enttäuschung ber mangelnden Raumklang führt zu größeren finanziellen Ausgaben für HiFi-Geräte, speziell Lautsprecher. Die hauptsächliche Ursache liegt jedoch bei den bestehenden Anordnungen der elektroakustischen Gattung und entspricht dem Stande der Technik.
Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, eine elektroakustische anordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören mit nur vier Mikrofonen auf der Äufnahmeseite und nur vier Lautsprechern auf der Wieder-gabeseite zu schaffen, die es ermöglicht, Schallereignisse aus dem ganzen Raum gleichmäßig, nahtlos und originalgetreu aus allen Richtungen horizontal und vertikal zum Beispiel von rechts, links, vorne, hinten, oben und unten zu erfassen und auf der Wiedergabeseite entsprechend hören zu können; Kopf- und Körperhaltung -sollen beliebig verändert werden können, um z.B. eine Hinwendung zu dem jeweiligen Schallereignis zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vier gleiche Wandler - vier Mikrofone auf der Aufnahmeseite und vier Lautsprecher auf der Wiedergabeseite - an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet sind.
Um auf der Aufnahmeseite die vier Mikrofone in Tetraederformation anzuordnen, werden die Schalldruckempfänger in eine Kugel von 200 mm Durchmesser - die Membranen jeweils bündig mit der Kugeloberfläche - eingebaut.
Die Länge aller Tetraederkanten beträgt 163 mm. Dies ist der direkte abstand von allen Mikrofonen zueinandEr= Für Aufnahmen mit mehr oder weniger als vier Mikrofonen findet die gel auch verwendung, zum Beispiel für Stereoaufnahmen bei Nichtverwendung oder -anordnung von zwei Mikrofonen aus der Tetraederformation. Prinzipiell ist jede Position der Tetraeder-Änordnung möglich. Der Mittelpunkt der Kugel entspricht dem Schwerpunkt des Tetraeders und auf der Wiedergabeseite dem zentralen Hörplatz. Bei der gewählten Position zeigt die Spitze der "Pyramide" nach oben. Es ergeben sich für die Schallwandler folgende Hauptrichtungen: OBEN 0, VORNE RECHTS VR, VORNE LINKS VL, und HINTEN H.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Hörereignisse besonders originelgetreu bezüglich Räumlichkeit, Klangcharakter und Ortbarkeit aus allen Richtungen, horizontal und vertikal, aufgenommen und wiedergegeben werden können Durch die "Tearaphonie", - Tetraederanordnung von vier gleichen Mikrofonen, analog vier gieichen Lautsprechern - wird der gesamte Äufnahmeraum regelmäßig in vier kongruente Sektionen geteilt. Der Schwerpunkt des Tetraeders entspricht dem Mittelpunkt der Umkugel. Besonders nahtlose und gleichmäßige Grenzen der Sektionen werden durch den Einbau der Anordnung in eine gel gemäß Anspruch 6 erzielt. flis Vorteil ist die hohe Lokalisationsschärfe zu nennen.
Ein großer Vorteil besteht darin, daß mit nur vier Mikrofonen sechs Stereobasen erzielt werden. Bei der Quadrophonie bilden sich mit vier Wandlern nur vier Stereobasen. Die Stereophonie mit zwei Kanälen hat nur eine Stereobasis.
Die "Tetraphonie" hat den Vorteil, daß sich zwischen allen Wandlern direkte Stereobasen bilden können, da ieder Wandler jeden als direkten Nachbarn hat Ruf jeder dieser Stereobasen bauen sich Phantomschallquellen auf. Bedingt durch die Regelmäßigkeit der angeordneten Wandler ensteht rund um die Tetraeder-Umkugel eine sehr große Anzahl von Phantomschallquellen. Diese können passiv geortet werden, d.h. der Kopf verbleibt in seiner Position. Oder bei Ortungsunsicherheit kann der Kopf oder der Körper - wie beim natürlichen Hören - gebeugt, gesenkt, gedreht und/oder gewendet werden, bis die Schallquelle eindeutig lokalisiert ist. Das ist bei der Stereophonie nicht und bei der Quadrophonie nur im Horizontalbereich möglich.
Warum die oben genannten Vorteile der Tetraphoniefl so wichtig sind für originalgetreue Mikrofonaufoehmen, soll nachstehend erklärt werden, Der Klangcharakter eines Nusikinstrumentes hängt sehr von seiner spezifischen Schallaushreitungsart ab. Der authentische Klang eines Orchesters oder einer Orgel wird entscheidend durch den Raum gepragt. Die Kirchenorgel mit ihren in Höhe; Breite und Tiefe verteilten Pfeifen erzeugt eine komplexe Schallausbreitung. Zeit, Inhalt und Richtungsverlauf der Schallausbreitung und des Nachhalls werden durch das Volumen, die unterschiedlichen Absorptionen, Beflexionen und durch die individuelle Architektur wesentlich bestimmt. Daraus resultiert der Klang der Kirchenorgel oder der Originalklang einer Orgel in einer bestimmten Kirche. Denn das akustische Erfassen des spezifischen Diffusfeldes ermöglicht das Wiedererkennen eines bestimmten Raumes.
Es gibt Aufnahmesituationen, bei denen die Schallquellen innerhalb einer Veranstaltung rundherum verteilt sind: Live-Konzerte mit Orchester, Orgel, Whor und Gemeinde, abwechselnd oder gleichzeitig aus verschiedenen Ri chtungen Instrumentenspiel und Gesang, von vorne, hinten, oben und unten.
si der Stereophonie würde das gesamte Hörereignis in eine kleine Stereobasis gepreiit, über die man nicht hinausproduzieren kann. Bei der 'Tetraphonie" wird der gesamte Aufoahmeraum maßstabgerecht in den Wiedergaberaum transponiert. Es ist also b--l der Wiedergabe noch weitgehend möglich1 den günstigsten Hörplatz zu wählen: Näher zum Chor nach vorne oder näher zur Orgel nach hinten; die Orgei von hinten oben hören oder sich ihr zuwenden, um sie dann von vorne oben zu hören bn jedem Platz innerhalb des Lautsprecher-Tetraeders ist die Original-Räumlichkeit vorhanden, nach Wahl diffuser oder direkter Alle mit dem Gehör normal erfaßbaren Schallereignisse können mit der vierkanaligen "Tetraphonie" ohne größeren Aufwand von Zusatz- oder Stützmikrofonen und entsprechenden Mischpultkanälen sowie Halleinrichtungen aufgenommen werden. Bei aufnahmewürdigen Schallereignissen brauchen keine Manipulationen mehr vorgenommen zu werden Hierbei hilft der Vorteil der "Tetraphonie", den Mikrofonstandort freier gestalten zu können. Der Hallradius hat weniger Bedeutung als bei den bekannten verfahren.
Der Abstend der Mikrofone zueinander, 163 mm, ermöglicht auch eine zweikanallge Stereoaufnahme im Sinne eines "Äquivalenzmikrofones". Hier werden nur zwei Wandler benötigt Auch für diese Aufnahmen wirken sich die speziellen Eigenschaften der Kugel sehr positiv aus Anhend der Zeichnung sollen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden er beschrieben werden.
Für die Mikrofonaufnahme zeigt die Figur einen Körper in Form einer Kugel mit vier Schal Idruckempfängern an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet. Die Membranen sind hündig mit der Kugeloberfläche und nach außen gerichtet. Der Durchmesser der gel beträgt 200 mm.
Für die Wiedergabe sind vier Lautsprecher an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet. Alle Lautsprecher haben den gleichen Abstand zueinander; dieser wird durch die Größe des Wiedergaberaumes bestimmt. Die MEmbranen sind nach innen zum Schwerpunkt des Tetraeders 1 dem zentralen Abhörpletz, gerichtet.
Es ergeben sich die Richtungsbezeichnungen: OBEN O, VORNE RECHTS VR, VORNE LINKS VL und HINTEN H.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektroakustische unordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören mit Mikrofonen auf der Aufnahmeseite und/oder lautsprechern auf der Wiedergabeseite, dadurch gekennzeichnet, daß vier gleiche Wandler, Nikrofone und/oder -Lautsprecher, an den Ecken eines Tetraeders angeordnet sind, um Schallereignisse aus allen Richtungen, horizontal und vertikal aefnehmen und/oder wiedergeben zu können.
2. Elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone in einer kugel eingebaut sind.
3. Elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet1 daß Schalldruckempfänger verwendet werden.
4. Elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1, 2 und dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen der Mikrofone bündig mit der Kugeloberfläche sind.
5. elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel resonanzarm ist.
6. Elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1, 2, , 3, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der gel 200 mm beträgt.
7,- Elektroakustische Anordnung nach Anspruch i dadurch gekennzeichnet, daß die kantenlänge des Mikrofon-Tetraeders 163 mm beträgt.
8. Elektroakustische Anordnung nach anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in der Kugel befindlichen oder verwendeten Mikrofone beliebig ist.
9. Elektroakustische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tetraeder-Position beliebig ist.
10. Elektroakustische Anordnung nach anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tetraeder-Kantenlänge belieig ist.
11. Elektroekustische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d sich durch die Normalposition des Tetraeders - ein Wandler oben, lotrecht zum Schwerpunkt - folgende Hauptrichtungen ergeben: OBEN O, VORNE RECHTS VR, VORNE LINKS VL und HINTEN H.