DE3519644C2 - Anordnung zur Tonwiedergabe mit einem realistischen Raumklang - Google Patents
Anordnung zur Tonwiedergabe mit einem realistischen RaumklangInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Tonwiedergabe
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei der wiedergegebene Klang
einen realistischen Raumklangeindruck aufweist.
Die Erfindung kann am besten verstanden und eingeschätzt
werden, indem zuerst eine allgemeine Beschreibung über die Art
und Weise erfolgt, wie Stereophoniesignale entstehen und wie
der Klang in konventioneller Weise von Stereophonielaut
sprechern erzeugt wird.
Bei Livemusik z. B. nimmt der Zuhörer den Klang sowohl von
den Instrumenten und den Sängern wie auch von der akustischen
Umgebung wahr, in der die Musik gespielt wird. Normale
Stereophonieaufzeichnungs- und Wiedergabetechnik enthält viel
Instrumentalmusik, während Gesang meistens unterdrückt wird.
Das menschliche Gehör erkennt die Lage der Schallquelle durch
zwei Vorgänge. Die Richtung wird durch eine Zeitverzögerung
oder Phasenverschiebung der Schallwellen zwischen den beiden
Ohren wahrgenommen. Die Entfernung wird aufgrund der
Zeitverzögerung zwischen dem direkt laufenden und dem
reflektierten Anteil der Schallwellen wahrgenommen. Ein
dritter, kaum beachteter Vorgang beruht darauf, daß das Ohr
nur den ersten von zwei ähnlichen, durch eine sehr kurze
Zeitverzögerung getrennten Klängen wahrnimmt. Dies wird
"Präzedenz"- oder "Vorrang-Effekt" genannt. Durch diese
Vorgänge nimmt der Zuhörer außer dem direkten Schall auch den von den Wänden
der Halle reflektierten Schall wahr. Entsprechend der
Richtungs- und Entfernungsinformation, die in den reflektier
ten Schallwellen enthalten ist, erhält der Zuhörer unbewußt
einen Eindruck von der Größe und Form der Halle, in der die
Musik ertönt. In Fig. 1 ist z. B. eine Schallquelle S
dargestellt, die vor einem Zuhörer P in einer Umgebung
angeordnet ist, die mehrere Wände W1, W2 und W3 aufweist. In
solch einer Umgebung wird der Zuhörer natürlich die Schallwel
len von der Schallquelle S entlang dem direkten Weg DP1
wahrnehmen. Auch wird der Zuhörer die von den Wänden der
Umgebung reflektierten Schallwellen wahrnehmen, wie in Fig. 1
durch den Weg RP1 zum Punkt P1 auf der Wand W1 und durch den
Weg RP2 zum Zuhörer P angedeutet ist. Bei Stereophonieauf
nahmen werden die Mikrophone ML und MR vor der Schallquelle S
angeordnet, wie dies Fig. 1 zeigt. Wenn die Schallquelle S im
gleichen Abstand zu den Mikrophonen aufgestellt ist, dann
werden beide Mikrophone die Schallwellen von der Quelle S
entlang den direkten Wegen DP2 und DP3 aufnehmen. Außerdem
wird der Raumschall durch das linke und rechte Mikrophon ML
und MR zusätzlich zum direkt von der Schallquelle ausgestrahl
tem Klang aufgenommen. Dies ist durch die Reflexionswege RP3
und RP4 vom Punkt P1 an der Wand W1 dargestellt.
In Fig. 2 ist nun skizziert, was geschieht, wenn die
Schallwellen, die durch die Mikrophone nach Fig. 1 aufgenom
men worden sind, von den Lautsprechern LS und RS, die in
derselben Position relativ zum Zuhörer angeordnet sind wie die
Aufnahmemikrophone, ausgestrahlt werden. Fig. 2 zeigt den
Zuhörer P mit seinem linken Ohr Le und rechten Ohr Re. Wenn
der Schall bei einer Aufnahme nach Fig. 1 die gleiche Distanz
zu den beiden Mikrophonen zurücklegt, werden die Schallwellen
beide Mikrophone zur gleichen Zeit erreichen. Folglich wird
bei der Tonwiedergabe ein Zuhörer, der in gleicher Entfernung
zu den beiden Lautsprechern LS und RS sitzt, die vom linken
Lautsprecher direkt wiedergegebenen Schallwellen im linken Ohr
(Weg A) zur selben Zeit hören, wie dieselben Schallwellen aus
dem rechten Lautsprecher im rechten Ohr (Weg B) gehört werden.
Durch den Präzedenzeffekt wird die Wahrnehmung der interau
ralen Nebensprechwege a und b reduziert. Der Zuhörer P, der
denselben Ton in beiden Ohren zur gleichen Zeit hört, wird die
Schallquelle so orten, als wenn sie sich direkt vor ihm
zwischen den Lautsprechern befindet, wie aus Fig. 3
ersichtlich.
Es soll kurz auf eine vom Punkt P1 an der Wand W1 einer Halle
reflektierten Schallwelle aus Fig. 1 hingewiesen werden. Die
reflektierte Schallwelle erreicht von dieser sekundären
Quelle über den Weg RP3 das linke Mikrophon ML zuerst. Diese
Schallwellen sind relativ zu der entlang des Weges DP2 direkt
laufenden Schallwelle verzögert, wobei die Entfernungsinforma
tion über die Reflexion an P1 teilweise erhalten bleibt. Die
Schallwellen von P1 erreichen daraufhin mit einer weiteren
Verzögerung und Reduzierung der Lautstärke das rechte
Mikrophon MR entlang des Weges RP4. In diesem Fall entspricht
die Verzögerung ungefähr der Entfernung MD zwischen den Mikro
phonen. In Fig. 4 ist dargestellt, was der Zuhörer P
hinsichtlich der direkten und reflektierten Schallwellen, wie
in Fig. 1 gezeigt, hören wird. Bei der Wiedergabe durch die
Lautsprecher LS und RS wird der Zuhörer zuerst die direkt von
der Quelle aufgenommenen Schallwellen zur gleichen Zeit in
beiden Ohren hören, entsprechend einer scheinbaren Quelle,
gemäß Fig. 4. Daraufhin wird der Zuhörer den durch die
Reflexion an P1 verzögerten Ton, der zuerst vom linken
Mikrophon aufgenommen und über den linken Lautsprecher zuerst
wiedergegeben wird, im linken Ohr Le und danach im rechten Ohr
Re hören. Die anfängliche Verzögerung, die ihren Ursprung in
dem über die Reflexion entstandenen längeren Weg bis zum
Erreichen des linken Mikrophons ML hat, gibt dem Zuhörer einen
Eindruck von der Entfernung zur Originalquelle P1. Gleichwohl
erweckt die interaurale Verzögerungszeit (das ist die Zeit,
die die Schallwellen zur Überbrückung des Weges zwischen den
Ohren des Zuhörers benötigen) den Eindruck, daß der reflek
tierte Ton von einem Punkt in Linie hinter dem linken
Lautsprecher kommt, der als erster scheinbarer Punkt P1 in
Fig. 4 dargestellt ist. Zum Vergleich ist in Fig. 4
ebenfalls der aktuelle Punkt 1 dargestellt. Nach einer
weiteren Verzögerung wird der Zuhörer den reflektierten Schall
über den rechten Lautsprecher RS hören. Weil die zusätzliche
Verzögerung (entsprechend der Entfernung MD aus Fig. 1)
wesentlich größer als eine mögliche interaurale Verzögerung
(außer für den Fall, daß die Mikrophone sehr eng zueinander
angeordnet waren) ist, wird dieser Ton den Eindruck eines
zweiten scheinbaren Punktes P1 in Linie hinter dem rechten
Lautsprecher hervorrufen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Gleichwohl konnte in Experimenten beobachtet werden, daß der
Zuhörer hauptsächlich die Richtung der ersten scheinbaren
Quelle P1 wahrnimmt, die der zweiten dagegen kaum. So nimmt
der Zuhörer den Klang hauptsächlich aus der Richtung des
linken Lautsprechers oder, falls die Lautstärke der zweiten
scheinbaren Quelle P1 vergleichbar groß ist wie die der
ersten, schwach innerhalb des linken Lautsprechers. Diese
Analyse beschreibt den Effekt an allen Schallquellen, deren
Schall durch zwei Mikrophone aufgenommen wurde, die so
angeordnet sind, daß der Unterschied in den Zeiten des
Auftreffens der Schallwellen an den zwei Mikrophonen größer
als die größtmögliche interaurale Zeitverzögerung ist.
Fig. 5 zeigt den Fall, daß für einige reflektierte Schallwel
len die Unterschiede in den Zeiten des Auftreffens an den zwei
Mikrophonen ML und MR bei bestimmten Weglängen zu den zwei
Mikrophonen eine mit der interauralen Zeitverzögerung
vergleichbare Größenordnung erhalten werden. Auf diese Weise
würde der Weg d′ des reflektierten Schalls von Punkt P2 zum
linken Mikrophon ML ungefähr gleich lang wie der Weg c′ zum
rechten Mikrophon MR plus der interauralen Zeitverzögerung
t sein. Somit wird angenommen, daß d′ gleich c′ + Δt ist. Bei
einem solchen Fall wird das Auftreffen des von den zwei
Lautsprechern wiedergegebenen Tones auf die entsprechenden
Ohren zu nur leicht unterschiedlichen Zeiten denselben Effekt
wie eine interaurale Zeitverzögerung haben, die dem Zuhörer
einen definitiven Eindruck von der Richtung und Entfernung der
Reflexionsquelle vermittelt. In Fig. 6 ist dargestellt, daß
jeder Wert der interauralen Zeitverzögerung einem bestimmten
Einfallswinkel für den wahrgenommenen Ton innerhalb von 180°
entspricht. Wenn sich die Differenz in den Zeiten des
Auftreffens des Schalls an den Mikrophonen dem maximal
möglichen Wert der interauralen Verzögerung nähert, würde die
scheinbare Richtung des Schalls abrupt nach rechts oder links
wechseln. In der Praxis ist dies allerdings begrenzt durch den
Hörwinkel der Lautsprecher. Wenn sich die zeitliche Differenz
der von den beiden Ohren wahrgenommenen Schallwellen der
interauralen Verzögerung entsprechend dem Hörwinkel der
Lautsprecher nähert, erhält das interaurale Nebensprechsignal
des gegenüberliegenden Lautsprechers allmählich Vorrang, wobei
die scheinbaren Schallquellen innerhalb des Hörwinkels des
Lautsprechers wirkungsvoll begrenzt werden.
Es sollte bei diesem Punkt offensichtlich sein, daß alle
Schallquellen aus der Umgebung, deren Signale von den
betreffenden Mikrophonen mit einer Zeitdifferenz, die größer
als die interaurale Zeitverzögerung entsprechend dem Hörwinkel
der Wiedergabelautsprecher ist, aufgenommen werden, dem
Zuhörer den Eindruck von scheinbaren, gewöhnlich in Linie
hinter einem der Lautsprecher befindlichen Schallquellen
erwecken werden, wie dies Fig. 4 zeigt. Das verzögerte
Signal, das im anderen Kanal erscheint und niedriger in der
Lautstärke ist, wird kaum bewirken, daß der Ort der scheinba
ren Schallquelle mit dem des Lautsprechers zusammenfällt. Dies
ist durch Experimente bestätigt worden, die zeigen, daß
tatsächlich die scheinbare Schallquelle im wesentlichen
innerhalb des von den Lautsprechern begrenzten Hörwinkels
bleibt.
Die Existenz des interauralen Nebensprechens ist schon lange
bekannt und in mancher Literatur diskutiert worden. Zusätzlich
gibt es mehrere neuere Patente, betreffend Verfahren zum
Eliminieren des interauralen Nebensprechens, ohne jedoch deren
Konsequenzen komplett zu analysieren.
Die US-PS 4 058 675 zeigt eine Vorrichtung, um das interaurale
Nebensprechen aufzuheben, wobei invertierte und verzögerte
Anteile des linken und rechten Stereosignals zusätzlich von
einem zweiten Lautsprecherpaar ausgestrahlt werden, das so
aufgestellt ist, daß eine korrekte Geometrie erzielt wird. Wie
in der US-PS 4 218 585 ausgeführt, ist das Verfahren nach der
US-PS 4 058 675 nur teilweise wirkungsvoll. Bei der US-PS 4 218 585
wird eine elektronische Vorrichtung eingesetzt, um das
interaurale Nebensprechen aufzuheben. Diese Vorrichtung
invertiert ein Stereosignal, teilt es in verschiedene
Komponenten, verzögert jedoch einzelne Komponente unterschied
lich und kombiniert diese wieder mit einem modifizierten
Anteil des anderen Stereosignals. Wenn beide Stereosignale auf
diese Weise modifiziert werden, so soll das interaurale
Nebensprechen unterdrückt werden und ein "dimensionalisierter
Effekt" (Raumeffekt) eintreten.
Nach der US-PS 4 199 658 wird ein zweites Lautsprecherpaar
eingesetzt, um das Unterdrückungssignal wiederzugeben, das einen
nach Frequenz und Phase abgeglichenen Anteil des invertier
ten Hauptsignals enthält. Mit diesem Unterdrückungssignal wird
ein Lautsprecher gespeist, der auf der gegenüberliegenden
Seite außerhalb des Hauptlautsprechers sitzt, von dem das
Unterdrückungssignal gewonnen wurde. Die notwendige Verzöge
rung wird akustisch durch die Anordnung des Hilfslautsprechers
realisiert, und die Phasen- und Frequenzkompensation muß sehr
genau erfolgen, um die erforderliche Unterdrückung zu
bewirken. Zusätzlich ist ein binaurales Eingangssignal
vorgesehen. Es soll unten erklärt werden, warum dieses Eingangssignal
für die korrekte Funktion eines Unterdrückungssystems gegen
interaurales Nebensprechen notwendig ist.
Angenommen, daß ein Verfahren zur Unterdrückung des interaura
len Nebensprechens erfolgreich ist, sollte geprüft werden,
welche Wirkung dieses auf den Zuhörer bei der Tonwiedergabe
haben würde. Die Wege a und b zu den Ohren in Fig. 2 würden
eliminiert werden, falls die interaurale Nebensprech-Unter
drückung erfolgreich ist. Dieses würde die Ortsbestimmung der
von den Aufnahmemikrophonen gleich weit entfernten Schallquel
len erleichtern (Fig. 1 und 3). Bei größerem Abstand der
Schallquellen von der Mitte wächst ebenfalls die Differenz in
den Laufzeiten des Schalls zu den zwei Mikrophonen entspre
chend einer größeren, interauralen Zeitverzögerung und einem
größeren Einfallswinkel, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Werden
die Nebensprechwege von den Lautsprechern unterdrückt, geben
die Lautsprecher keine Richtungsinformationen über sich selbst.
Die wahrgenommene Richtung der scheinbaren Schallquellen
wird nur noch vom Unterschied in den Laufzeiten des Signals
zu den zwei Aufnahmemikrophonen und etwas weniger noch von der
Höhe der relativen Lautstärke abhängen. Fig. 7 zeigt z. B.
eine außerhalb der Symmetrieachse liegende Schallquelle, deren
Signal das rechte Mikrophon um die Zeit Δt später als das
linke Mikrophon erreicht. In diesem Beispiel ist Δt gleich
groß wie die maximal mögliche interaurale Zeitverzögerung. Bei
Tonwiedergabe mit unterdrücktem Nebensprechen wird das Signal
des rechten Kanals das rechte Ohr um die Zeit Δt später
erreichen als das linke Signal das linke Ohr. Fig. 8 zeigt
die scheinbare Quelle weit zur linken Seite des Zuhörers
versetzt, so wie sie dem Zuhörer auch in solch einem Fall
erscheint.
Es ist klar, daß für weit auseinander gestellte Mikrophone nur
eine kleine Verschiebung aus der Symmetrieachse genügen wird,
um eine Laufzeitdifferenz an den Mikrophonen zu erhalten, die
gleich groß wie die maximal mögliche interaurale Zeitverzöge
rung wird. Dieses wird auf eine ziemlich starke Ausweitung
eines schmalen Abschnittes um die Mitte des Stereobereiches
hinauslaufen. Bei Schallquellen, die weiter weg voneinander
angeordnet sind und dadurch größere Laufzeitunterschiede des
Schalls als die maximal mögliche interaurale Zeitverzögerung
bewirken, die das meiste der Umgebungsinformation enthält,
wird der Zuhörer Mühe haben, den Ort von irgendeiner
scheinbaren Quelle zu erkennen. In der Tat wird der Zuhörer
gezwungen, den Schall so wahrzunehmen, als ob seine Ohren den
gleichen Abstand wie die Aufnahmemikrophone hätten, und er
kann die scheinbaren Schallquellen innerhalb seines eigenen
Kopfes wahrnehmen, wenn der Mikrophonabstand groß ist. Eine
genaue Vorherbestimmung der Wirkungsweise in diesem Fall ist
beim gegenwärtigen Stand der Psychoakustik nicht möglich und
liegt außerhalb dieser Diskussion. Es ist wegen dieser
möglichen Schwierigkeit richtig, daß bei der US-PS 4 199 658
ein binaurales oder kopfbezogenes Eingangssignal aufgeführt wird.
Das bedeutet, daß die Aufnahme mit einem dem Ohrabstand
entsprechenden Mikrophonabstand gemacht wird. Jedoch sind die
Aufnahmen, die auf diese Weise gemacht wurden, außerordentlich
selten. Es ist auch möglich, daß das oben umrissene Problem
vom nicht besonders ausgeführten "dimensionalisierten Effekt",
erwähnt in der US-PS 4 218 585, herrührt. Die Anwendung von
einem der oben dargestellten Verfahren zur Nebensprechunter
drückung mit allgemein brauchbaren Aufnahmen könnte gut den
Effekt zur Folge haben, der in der US-PS 4 218 585 folgender
maßen beschrieben ist:
"Der Gesamteffekt davon ist eine ziemlich überraschende
Erzeugung des Eindrucks, daß der Klang total dimensionalisiert
ist, wobei es dem Hörer irgendwie scheint, sich innerhalb des
Klangbildes zu befinden oder in irgendeiner Form von
verschiedenen Schallquellen umgeben zu sein" (US-PS 4 218
585, Spalte 9, Zeilen 35-39).
Obwohl der oben beschriebene Effekt akustisch interessant sein
kann, ist es nicht glaubhaft, auf diese Weise einen rea
listischen Eindruck des Originals zu geben, insbesondere bei
der Wiedergabe der Umgebungsgeräusche, welche den größten Teil
der achsenfernen Signale ausmachen.
Die GB 2 122 459 beschreibt eine Lautsprecheranordnung gemäß
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei jeweils rechte und linke
Haupt- und Hilfslautsprecher symmetrisch zu einer Hörachse
angeordnet sind.
In der Funkschau 1984, Heft 7, Seite 64 ist ein HS-Lautsprecher
von nur 17 Liter Volumen beschrieben, bei dem in einer Box ein
Hochtöner und ein Tieftöner unsymmetrisch angeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Lautsprecheranordnung nach
der GB 2122459 A im Hinblick auf eine realistische Wiedergabe von
aufgenommenen Umgebungsgeräuschen sowie anderer Signale außerhalb
der Zentralachse ohne Rücksicht auf den Standort des Aufnahmemi
krophons und ohne großen Aufwand zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs
1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher
erläutert:
Fig. 1 skizziert eine typische Anordnung, bei der
Stereophonieaufnahmen gemacht werden.
Fig. 2 ist eine Abbildung, die eine konventionelle
stereophone Tonwiedergabe darstellt und zugleich die
interauralen Nebensprechwege zeigt.
Fig. 3 zeigt eine scheinbare Schallquelle, wie sie von
einem Zuhörer wahrgenommen wird, wenn sich die
Schallquelle in gleicher Entfernung zu den Aufnahme
mikrophonen befindet und der Ton über zwei
Lautsprecher wiedergegeben wird.
Fig. 4 zeigt den Standort der scheinbaren Schallquellen
gegenüber dem Zuhörer, wenn eine stereophone
Aufnahme wiedergegeben wird und die Reflexion der
Schallwellen von den Wänden in der Halle, in der die
Aufnahme gemacht wurde, berücksichtigt wird.
Fig. 5 ist eine Abbildung, bei der die Wege für die
reflektierten Schallwellen zu den Aufnahmemikro
phonen so lang sind, daß der Unterschied in den
Laufzeiten der reflektierten Schallwellen zu den
zwei Mikrophonen vergleichbar mit einem möglichen
Wert der interauralen Zeitverzögerung ist.
Fig. 6 stellt jeden möglichen Wert der interauralen
Zeitverzögerung dar, der jeweils einem Einfallswin
kel des wahrgenommenen Tones innerhalb von 180°
entspricht.
Fig. 7 zeigt eine Schallquelle außerhalb der Symmetrie
achse, deren Signal das rechte Mikrophon um Δt
später als das linke Mikrophon erreicht, wobei Δt
den gleichen Wert wie die maximal mögliche
interaurale Zeitverzögerung hat.
Fig. 8 skizziert die scheinbare Schallquelle, die ein
Zuhörer bei der Situation aus Fig. 7 scheinbar
wahrnehmen würde, wenn die Aufnahme durch zwei
Lautsprecher wiedergegeben wird.
Fig. 9 zeigt die Anwendung von Haupt- und Hilfslaut
sprechern.
Fig. 10 zeigt den Standort der scheinbaren Schallquelle, wie
sie durch die Anordnung nach Fig. 9 hervorgerufen
wird.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsart der Anordnung nach Fig. 9, bei der die
Hilfs- und Hauptlautsprecher jeweils in gemeinsamen
Gehäusen montiert sind.
Fig. 12 skizziert eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Hilfs- und
Hauptlautsprecher in entsprechenden Gehäusen
montiert sind und sich der Hochton-Hilfslautsprecher
dichter am Hochton-Hauptlautsprecher befindet als
der Tiefton-Hilfslautsprecher zum Tiefton-
Hauptlautsprecher.
In Fig. 9 ist ein Anordnung zur Tonwiedergabe gemäß der bereits genannten
GB 2122459 A skizziert, von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Ein linker
Hauptlautsprecher LMS und rechter Hauptlautsprecher RMS sind
rechts und links auf einer Lautsprecherachse angeordnet und
haben jeweils die gleiche Entfernung zur Hörposition. Die
Hörposition ist gekennzeichnet durch den Schnittpunkt der
Hörachse, die rechtwinklig zur Lautsprecherachse verläuft und
äquidistant zu den beiden Hauptlautsprechern angeordnet ist,
mit der Ohrachse, und zwar mit deren Mitte zwischen dem linken
Ohr Le und dem rechten Ohr Re einer Person P.
Ein linker Hilfslautsprecher LSS und ein rechter Hilfslaut
sprecher RSS befinden sich gemäß dieser Ausführungsform rechts
und links auf der Lautsprecherachse. Die linken und rechten
Hilfslautsprecher sind auch in gleich weiter Entfernung zur
Hörposition angeordnet.
Wie in Fig. 9 gezeigt, werden der rechte und der linke
Hauptlautsprecher jeweils mit dem rechten bzw. linken
Stereosignal gespeist. Die Hilfslautsprecher, die jeweils
außerhalb des linken und rechten Hauptlautsprechers angeordnet
sind, werden mit den Differenzsignalen "linker minus rechter
Kanal" bzw. "rechter minus linker Kanal" gespeist.
Der Einsatz von Stereodifferenzsignalen (linker minus rechter
Kanal und/oder rechter minus linker Kanal) ist schon lange
bekannt und wird auch in der Literatur sowie in verschiedenen
vorveröffentlichten Patentschriften behandelt. Z.B. wird in
US-PS 3 697 692 eine Anwendung des synthetisierten 4-Kanal-
Klanges beschrieben, wobei hintere Lautsprecher eingesetzt
werden, die vom Differenzsignal gespeist werden. Dieses System
war später unter dem Namen Dynaco QD-1 "Quadaptor" erhältlich.
Als weiteres Beispiel beschreibt die US-PS 4 308 423 eine
elektronische Schaltung zur Unterdrückung des interauralen
Nebensprechens und zur Verstärkung des Stereoeindruckes. Dabei
wird ein Differenzsignal gebildet, "links minus rechts", das
elektronisch verzögert und mit dem linken Hauptsignal
vermischt wird. Das invertierte Differenzsignal "rechts minus
links" wird elektronisch verzögert und mit dem rechten Haupt
signal vermischt. In dieser Patentschrift wird diese Technik
als eine Methode zur Unterdrückung des interauralen Neben
sprechens ohne "Verschmieren" des zentralen Bereiches und
ohne Reduzierung des Tieftonanteils beschrieben. Allerdings
wurde hier die Wirkungsweise des Systems bei der Wiedergabe
des aufgenommenen Tones nicht analysiert.
Die bekannte Anordnung gemäß Fig. 9 wendet größtenteils
wie die US-PS 4 308 423 einfache akustische Hilfsmittel an, erreicht
jedoch gegenüber dieser schon einige Vorteile, durch die Aufnahmen
realistisch wiedergegeben werden. Dies wird anhand folgender Analyse gezeigt.
Um die Analyse zu erleichtern, sollen die linken und rechten
Signale als Funktionen der Zeit angesehen werden. Im
besonderen sind mit den Distanzen diejenigen Schallwege
gemeint, die eine Schallwelle benötigt, um die fragliche
Entfernung zu überbrücken. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird mit
"t" die Zeit bezeichnet, die eine Schallwelle von dem rechten
Hauptlautsprecher RMS zum rechten Ohr Re benötigt. Das Signal,
das von diesem Lautsprecher am rechten Ohr auftrifft, wird mit
R(t) bezeichnet. Δt ist die interaurale Zeitverzögerung,
entsprechend dem Hörwinkel der Lautsprecher relativ zum
Zuhörer, und Δt ist die Verzögerung des Differenzsignals, z. B.
R-L, relativ zum Hauptsignal, z. B. R, wie sie durch die
relative Anordnung und Orientierung von Lautsprechern und
Zuhörer nach Fig. 9 bestimmt wird. Unter Beachtung dieser
Bezeichnungen setzen sich die am linken und rechten Ohr
ankommenden Signale wie folgt zusammen:
Linkes Ohr
L(t) + L(t + Δt′) - R(t + Δt′) + R(t + Δt) +
R(t + Δt + Δt′) - L(t + Δt + Δt′) (1)
Rechtes Ohr
R(t) + R(t + Δt′) - L(t + Δt′) + L(t + Δt) +
L(t + Δt + Δt′) - R(t + Δt + Δt′) (2)
Zuerst soll eine Schallquelle betrachtet werden, deren Signale
beide Mikrophone zur gleichen Zeit während der Aufnahme
erreichen. Wenn die Signale des rechten und linken Kanals
gleich sind, wird es kein Differenzsignal geben. Dieses ist
analog dem Fall nach Fig. 3, wo der Zuhörer, der dasselbe
Signal in beiden Ohren zur gleichen Zeit hört, eine scheinbare
Schallquelle direkt zwischen den Lautsprechern wahrnimmt.
In einem zweiten Fall wird ein nur in dem linken Kanal
auftretendes Signal betrachtet. Die Signale an jedem Ohr
reduzieren sich nun zu folgender Größe:
Linkes Ohr
L(t) + L(t + Δt′) - L(t + Δt + Δt′) (3)
Rechtes Ohr
- L(t + Δt′) + L(t + Δt) + L(t + Δt + Δt′) (4)
Wenn Δt vergleichbar groß ist wie Δt′, werden sich die Terme
in der Gleichung für das rechte Ohr zum großen Teil aufheben,
übrig bleibt nur der Term L (t + Δt + Δt′), was dem zum
Hauptsignal des linken Kanals zugehörigen Anteil des
Differenzsignales entspricht, das vom linken Hilfslautsprecher
ausgestrahlt und durch die Zeitverzögerung Δt′ zwischen den
Lautsprechern und zusätzlich noch durch die interaurale Zeit
Δt verzögert wird. Gemäß dem Präzedenzeffekt wird das linke Ohr
hauptsächlich nur das Signal L(t) wahrnehmen. Fig. 10 zeigt
die scheinbare Schallquelle, die ein Zuhörer in solch einem
Fall wahrnehmen würde. Nach Fig. 10 wird der Zuhörer, der das
linke Hauptsignal im linken Ohr und dasselbe Signal verzögert
durch t + Δt′ im rechten Ohr hört, eine scheinbare Schall
quelle mit einem Hörwinkel außerhalb der Lautsprecher
entsprechend einer interauralen Verzögerung t + Δt′ wahr
nehmen. Nach Fig. 4 würde nun der von dem Punkt P1 an der
Wand W1 reflektierte Raumschall zuerst nur im linken Kanal und
ein wenig später auch im rechten Kanal auftreten (was in
diesem besonderen Fall stark von der Anordnung der Mikrophone
abhängt). Wie in Fig. 10 gezeigt ist, würde der Zuhörer die
scheinbare Schallquelle in guter Übereinstimmung mit dem
realen Umgebungsgeräusch wahrnehmen. Eine zweite scheinbare
Schallquelle auf der rechten Seite würde weiter weg und etwas
leiser kurze Zeit später wahrgenommen werden, wenn das Signal
das rechte Mikrophon erreicht. Dennoch ist in Experimenten
festgestellt worden, daß der Zuhörer nur die erste scheinbare
Quelle wahrnimmt. Dieses ist wahrscheinlich zurückzuführen auf
die Fähigkeit des Hörsystems, nur die Richtung der zuerst
auftreffenden und stärksten Schallwellen mit ähnlichen
Frequenzen zu erkennen, wie oben schon angesprochen wurde.
Je mehr sich die aufgenommene Schallquelle zur Mitte der
Aufnahmemikrophone hin bewegt, je geringer wird der Unter
schied in den Laufzeiten der Schallwelle zu den Mikrophonen.
Das bedeutet, daß die Zeit kürzer wird, bei der ein Signal nur
in dem einen oder anderen Kanal auftritt und daß die Frage
nach der relativen Lautstärke des Signals in jedem Kanal bei
der Richtungserkennung der scheinbaren Schallquelle bedeuten
der wird. Wenn dasselbe Signal in beiden Kanälen erscheint,
wobei es im linken Kanal allerdings doppelt so laut ist wie im
rechten, würden die betreffenden Ohren die Signale wie folgt
aufnehmen:
Linkes Ohr
L(t) + L/2(t + Δt′) + L/2(t + Δt) -
L/2(t + Δt + Δt′) (5)
Rechtes Ohr
L/2(t) + L(t + Δt) - L/2(t + Δt′) +
L/2(t + Δt + Δt′) (6)
Falls Δt gleich Δt′ ist, werden sich diese Gleichungen wie
folgt reduzieren:
Linkes Ohr
L(t) + L(t + Δt) - L/2(t + 2Δt) (7)
Rechtes Ohr
L/2(t) + L/2(t + Δt) + L/2(t + 2Δt) (8)
In diesem Fall würde das rechte Ohr dasselbe Signal zur selben
Zeit wie das linke Ohr hören, aber mit der halben Lautstärke.
Der Zuhörer wird die scheinbare Schallquelle so wahrnehmen,
als wenn sie leicht nach links von der Mitte zwischen den
Lautsprechern verschoben ist.
Falls aber Δt′ ein wenig größer als Δt ist, werden die
Gleichungen 5 und 6 wieder relevant:
Linkes Ohr
L(t) + L/2(t + Δt) + L/2(t + Δt′) -
L/2(t + Δt + Δt′) (9)
Rechtes Ohr
L/2(t) + L(t + Δt) - L/2(t + Δt′) +
L/2(t + Δt + Δt′) (10)
Das linke Ohr wird nur das Hauptsignal L(t) wahrnehmen, da
die anderen Signale schwächer sind und später ankommen. Das
rechte Ohr dagegen hört das Signal nur halb so laut, bevor das
durch Δt verzögerte Signal mit voller Lautstärke auftrifft.
Der Präzedenzeffekt verdeckt nicht vollständig die Phasenver
schiebung des stärkeren Signals, so daß sich für denjenigen
Zuhörer, der es zumindestens ein wenig wahrnimmt, die
scheinbare Quelle in einem Hörwinkel befindet, der ungefähr
einer interauralen Verzögerung entspricht, die etwas geringer
als Δt ist. Dadurch wird die scheinbare Schallquelle etwas
außerhalb des linken Lautsprechers wahrgenommen. Wenn das
Signal des rechten Kanals relativ zum Signal des linken Kanals
weiter wächst, wird das Differenzsignal allmählich auf Null
reduziert, bis die Signale beider Kanäle gleich stark sind.
Der Präzedenzeffekt gibt der Wahrnehmung des nun lauteren
ersten Signals am rechten Ohr wachsende Bedeutung, und der
Zuhörer bemerkt eine leichte Verschiebung des akustischen
Eindrucks hin zur Mitte zwischen die Lautsprecher. Umgekehrt,
wenn die Lautstärke des rechten Signals weiter unterhalb von
L/2 reduziert wird, würde exakt das entgegengesetzte
eintreten. Die Differenzsignale werden lauter, und der Zuhörer
wird eine allmähliche Verschiebung des akustischen Eindrucks
zum Rand des 180° Feldes wahrnehmen.
Für eine allmähliche Verschiebung des Eindrucks muß die
Verzögerung Δt′ zwischen dem entsprechenden Haupt- und
Hilfslautsprecher über den Hörwinkel zwischen den Laut
sprechern und der Hörposition größer sein als die interaurale
Verzögerungszeit Δt nach Fig. 9 über den Hörwinkel
hinsichtlich der Anordnung der Lautsprecher, wobei der
gewünschte Präzedenzeffekt sichergestellt wird, wie oben
ausführt. In Experimenten ist herausgefunden worden, daß bei
Übereinstimmung von Δt und Δt′ der Effekt nicht unangenehm
und das Umgebungsgeräusch in der wiedergegebenen Klangfülle
gerade nicht zu hören ist. Obwohl
Δt′ größer als Δt ist, um den besten Eindruck außerhalb des
Hörwinkels der Lautsprecher zu erhalten, sollte der Wert von
Δt′ nahe genug an Δt liegen, so daß eine wesentliche Unter
drückung des interauralen Nebensprechens erfolgt.
In der Praxis ist herausgefunden
worden, daß Werte von Δt′, die ungefähr 1,2fach größer als
Δt sind, einen guten Kompromiß darstellen und einen rea
listischen Raumklangeindruck vermitteln.
Wie in Fig. 9 gezeigt wird, sind gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung der linke und rechte Haupt- sowie Hilfslaut
sprecher auf einer Linie angeordnet, die parallel
zur Ohrachse des Zuhörers verläuft, der sich mit seiner
normalen Hörposition auf der Hörachse befindet, von der die
beiden Paare der Lautsprecher äquidistant aufgestellt sind. Es
sollte dennoch betont werden, daß jede Anordnung der Haupt- und
Hilfslautsprecher, die eine geeignete Verzögerungszeit
t′ ergibt, ausreichen wird. Die Ausführung nach Fig. 9, wo
die Haupt- und Hilfslautsprecher auf einer Achse parallel zu
der Ohrachse des Zuhörers aufgestellt sind, hat wegen der
größeren Flexibilität für den Standort des Zuhörers Vorteile.
Eine exakte Positionierung des Zuhörers ist kritischer, wenn
die Hilfslautsprecher nicht auf derselben Achse wie die
Hauptlautsprecher oder nicht parallel zu den Hauptlaut
sprechern angeordnet sind.
Es muß hinzugefügt werden, daß die Zeichnung in Fig. 9 die
Verhältnisse schematisch wiedergibt und nicht maßstäblich ist.
Die Entfernung von Re zu RMS entspricht t und die Entfernung
von Re zu RSS entspricht t + Δt′. Um die Ausführungen zu
erleichtern, wird die Strecke t den beiden nicht parallelen
Linien zugeordnet, beginnend bei Re und endend auf einer
senkrecht dazu laufenden Maßlinie von RMS. Wie der Fachmann
weiß, ist die Entfernung der Lautsprecher zum Zuhörer
normalerweise wesentlich größer als die Distanz entsprechend
dem Zeit-Wert von t oder t′. In diesem Fall ist der
Unterschied zwischen den Distanzlinien Re zu RMS und Re zum
Kreuzungspunkt von der RMS-Maßlinie vernachlässigbar klein und
hat keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der vorliegenden
Erfindung. Der Abstand zwischen RMS und RSS bestimmt direkt
lediglich die geeignete Verzögerungszeit Δt′ zwischen den
Lautsprechern. Die erforderlichen Distanzverhältnisse werden
leicht erreicht, indem RMS und RSS beide auf der Lautsprecher
achse liegen. Ein Bogen mit dem Radius t + Δt′ mit Mittelpunkt
in Re wird die Lautsprecherachse an der entsprechenden Stelle
von RSS schneiden. Dennoch würde bei normaler Entfernung des
Zuhörers von den Lautsprechern die Länge des Bogens mit Radius
t und Mittelpunkt in Re, begrenzt durch die Linien Re-RMS und
Re-RSS, sehr genau der Bogensehne nachkommen. Demnach wurde
dieses Verfahren so gewählt, daß es nur eine einfache
Darstellung in den Zeichnungen erfordert.
Es ist möglich, daß einige Änderungen im Frequenz- oder
Phasenverhalten des Haupt- oder Hilfslautsprechers wünschens
wert sein können. Ein Beispiel könnte die Dämpfung des
Tieftonverhaltens in den Hilfslautsprechern sein. Dies würde
wünschenswert sein, wenn auf den unteren Frequenzen sehr
kleine Differenzen zwischen den Kanälen existieren, anders als
das Schallplatten-Rumpeln oder andere Störsignale. Zusätzlich
sollten die Haupt- und Hilfslautsprecher in ihrer Konstruktion
wenn nicht identisch, so doch sehr ähnlich sein. Dabei kann
versichert werden, daß Unterschiede in der Tonlage von
verschiedenen Antriebsaggregaten oder Unterschiede in der
Phasenverschiebung von ungleichen Frequenzweichen nicht
eintreten werden und auch nicht die Güte des Systems
herabsetzen werden.
Zusätzlich müssen für einen sehr guten Wirkungsgrad dieses
Systems einige Grenzwerte bezüglich der Aufstellung der
Lautsprecher relativ zum Zuhörer beachtet werden. Falls beste
Ergebnisse gewünscht werden, sollte die Summe Δt + Δt′ (Fig. 9)
niemals die maximal mögliche interaurale Zeitverzögerung
Δtmax, entsprechend der Entfernung entlang der Ohrachse,
übersteigen. Bei einer Durchschnittsperson beträgt der Abstand
zwischen den Ohren in der Regel 15 bis 20 cm, so daß Δtmax die
Zeit ist, die die Schallwelle für eine solche Distanz
benötigt.
Nach Fig. 11 kann die Bedingung, daß die Summe von Δt und Δt′
nicht die maximal mögliche interaurale Zeitverzögerung Δtmax
übersteigen sollte, in der Praxis durchgesetzt werden, falls
die Entfernung D zwischen dem linken und rechten Hauptlaut
sprecher entlang der Lautsprecherachse immer geringer ist als
die Distanz senkrecht von der Lautsprecherachse entlang der
Höherachse D′ zur Hörposition. In der Praxis hat sich gezeigt,
daß gute Ergebnisse erhalten werden, wenn der Abstand D
zwischen den Hauptlautsprechern ungefähr 0,7 bis 0,9 mal so
groß wie die Entfernung D′ ist. In Experimenten ist festge
stellt worden, daß bei großer Annäherung von D an D′ der
verstärkte realistische Raumklangeindruck langsam wieder
abnimmt.
Gemäß Fig. 11 können der linke
Haupt- und der linke Hilfslautsprecher im allgemeinen in einem
einzigen Gehäuse LE montiert werden, wie auch der rechte
Hauptlautsprecher und der rechte Nebenlautsprecher in einem
gemeinsamen Gehäuse RE. Dieses hat den Vorteil, daß die
Verzögerungszeit zwischen den Lautsprechern Δt′ genau
justiert werden kann und daß nur zwei Lautsprechergehäuse
erforderlich sind.
Bei einer bestimmten Ausführungsform brachte ein Abstand
zwischen den Haupt- und Hilfslautsprechern von 20 cm gute
Ergebnisse, wobei die Haupt- und Hilfslautsprecher identische
Zweiweglautsprecher mit jeweils einem Tieftöner von 15 cm
Durchmesser und einem Hochtöner mit 2,5 cm Durchmesser sind.
Mit einem Abstand zwischen Haupt- und Hilfslautsprecher von 20 cm,
vorausgesetzt, daß der Abstand zwischen linken und rechten
Ohren ungefähr 16 cm beträgt, ergibt sich als Kompromiß ein
Wert von Δt′, der ungefähr 1,2mal so groß wie Δt ist.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einer Weiterentwicklung des bisher beschriebenen
Sachverhalts. Es hat sich
ergeben, daß die interaurale Verzögerungszeit von einem
bestimmten Frequenzbereich derjenigen Schallwellen abhängt,
die durch den Kopf des Zuhörers laufen. Eine Schallwelle, die
den Zuhörer direkt von der Seite erreicht, muß eine Distanz
von ziemlich genau 16,2 bis 16,9 cm zwischen den Ohren
überbrücken, um vom Ohr wahrgenommen zu werden. Ein Abstand
von 16,9 cm und eine Schallgewindigkeit in Luft von 332,2 m/Sek
angenommen, entspricht diese Distanz einer Zeitverzöge
rung von 0,516 msec. Dennoch haben neuere Untersuchungen
ergeben, daß die wirkliche Verzögerungszeit für die Schall
wellen mit einer Frequenz kleiner als 1 KHz eher 0,8 msec
beträgt, wobei scheinbar der Einfluß der Größe und der Form
des Kopfes eine Rolle spiele. Über 1 kHz geht der Wert
ziemlich rasch auf 0,5 msec zurück.
In Fig. 12 ist nun eine Anordnung nach der Erfindung gezeigt,
die diese abweichende interaurale Verzögerungszeit für
Schallwellen mit Frequenzen unterhalb von 1 kHz berücksich
tigt. Die linken und rechten Haupt- und Hilfslautsprecher sind
jeweils in einem gemeinsamen linken und rechten Gehäuse LE und
RE montiert. Jeder der Haupt- und Hilfslautsprecher besteht
jeweils aus einem Tiefton- und einem Hochtonlautsprecher.
Somit besteht der linke Hauptlautsprecher aus einem Tieftöner
LMD und einem Hochtöner LMT sowie der linke Hilfslautsprecher
aus einem Tieftöner LSD und einem Hochtöner LST. Der rechte
Hauptlautlautsprecher besteht gleichermaßen aus einem
Tieftöner RMD und Hochtöner RMT und der rechte Hilfslaut
sprecher aus einem Tieftöner RSD und Hochtöner RST. Selbstver
ständlich sind die beiden Lautsprechergehäuse jeweils auch mit
einer Frequenzweiche CO zum Anschluß an die Tiefton- und
Hochtonlautsprecher ausgerüstet. Gemäß der Erfindung sind die
Tieftonhilfslautsprecher von den Tieftonhauptlautsprechern in
einer Entfernung e angeordnet, die ungefähr 50% größer als
der Abstand f zwischen den Hochtonhilfslautsprechern und den
entsprechenden Hochtonhauptlautsprechern ist. Die Frequenz
weichen CO trennen den Tiefton- und Hochtonanteil bei einer
Frequenz von ungefähr 1 kHz. Somit ist die Phasenverschiebung
zwischen den entsprechenden Haupt- und Hilfslautsprechern
ungefähr 50% größer für Frequenzen unterhalb 1 KHz als für
höhere Frequenzen. Dieser Abstand stimmt mit dem experi
mentellen Beweis überein, daß die interaurale Verzögerungszeit
frequenzabhängig ist.
Bei einer besonders guten Ausführungsform der Erfindung gemäß
Fig. 12 hat der Tieftonlautsprecher einen Durchmesser von
16,25 cm, ist der Abstand f ungefähr 17 cm und der Abstand e
ungefähr 26 cm. Durch eine solche Anordnung ist ein reali
stisches Klangbild sichergestellt.
Die bekannten Differenzsignale "links minus rechts" und
"rechts minus links" werden in der Praxis einfach durch den
Anschluß der Hilfslautsprecher an den linken Plus- und an den
rechten Plus-Ausgang eines Stereoverstärkers gebildet. Durch
den Anschluß des linken Plus-Ausganges eines Stereoverstärkers
an die Plus-Anschlußklemme des linken Hilfslautsprechers und
des rechten Plus-Ausganges an die Masse der Hilfslautsprecher
ergibt sich ein Signal, das der Differenz "linker minus
rechter Kanal" entspricht. Umgekehrt wird der rechte
Hilfslautsprecher so angeschlossen, daß das ihm zugeführte
Signal der Differenz "rechter minus linker Kanal" entspricht.
Wie oben ausgeführt, erwecken die bekannten Verfahren zur
Unterdrückung von interauralen Nebensprechen bei erfolgreicher
Wirkungsweise einen unnatürlichen Eindruck, wenn der
wiedergegebene Ton insbesondere von Umgebungsgeräuschen weit
weg von der äquidistanten Achse der beiden Mikrophone
aufgenommen worden ist, die weiter voneinander als der
Ohrabstand angeordnet sind. Nur in der US-PS 4 199 658 wird
dieses Problem angesprochen, wobei gefordert wird, daß das
Eingangssignal binaural aufgenommen werden soll, d. h. durch
zwei Mikrophone mit einem Abstand zueinander, der dem Abstand
zweier Ohren entspricht. Dagegen erweckt die vorliegende
Erfindung ein realistisches Klangbild, wobei die Position der
aufgenommenen Schallquelle keine Rolle spielt. Außerdem wird
dieser realistische Raumklangeindruck gemäß der vorliegenden
Erfindung mit allgemein erhältlichen Tonaufnahmevorrichtungen
erzeugt und erfordert kein spezielles Aufnahmesignal.
Im Vergleich zu einer Vorrichtung gemäß US-PS 4 308 423,
betrifft die vorliegende Erfindung eine akustische Implemen
tierung, die keine speziellen elektronischen Komponenten
erfordert und das unmodifizierte Ausgangssignal eines
gewöhnlichen Hifi-Stereoverstärkers benutzt. Zusätzlich hat
die Erfindung den Vorteil, einen bestimmten Wert für die
Verzögerungszeit festzulegen, und schafft ein Verfahren, bei
dem dieser Wert relativ zum Zuhörer unveränderlich ist, d. h.
der Haupt- und Hilfslautsprecher für jeden Kanal in einem
gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch ist sowohl der
Aufbau als auch der Betrieb für den Benutzer wesentlich
vereinfacht worden. Weiterhin ist die Wirkungsweise der
vorliegenden Erfindung nicht einem unvermeidlichen Qualitäts
verlust unterworfen, der bei einer stufenweisen elektronischen
Signalverarbeitung entstehen würde.
Die Erfindung beschreibt also eine neue Anordnung zur
Erzeugung eines realistischen Klangbildes, das von einer
allgemein erhältlichen Aufnahmevorrichtung wiedergegeben
wird. Sie hat Vorteile gegenüber bekannten Verfahren und
Vorrichtungen, und ist in der Ausführungsform schlicht und
einfach.
Claims (3)
1. Anordnung zur Tonwiedergabe mit einem realistischen
Raumklang in einem stereophonen Tonwiedergabesystem mit
einem Ausgang für den linken und einem Ausgang für den
rechten Kanal, mit:
- - einem rechten (RMS) und einem linken (LMS) Hauptlaut sprecher, die jeweils rechts und links in gleicher Entfernung zu einer Hörposition angeordnet sind, die räumlich mit dem Kopf des Zuhörers übereinstimmt und mit gleicher Entfernung zum rechten (Re) und linken (Le) Ohr definiert ist;
- - einem rechten (RSS) und einem linken (LSS) Hilfslaut sprecher, angeordnet jeweils rechts und links in gleicher Entfernung zur Hörposition;
- - wobei der rechte Hauptlautsprecher (RMS) vom rechten Ohr die Distanz t und vom linken Ohr die Distanz t + Δt entfernt ist, worin Δt die Wegdifferenz der Schallwellen vom rechten Hauptlautsprecher (RMS) zu dem rechten (Re) und linken (Le) Ohr beträgt, während der rechte Hilfslautsprecher (RSS) vom rechten Ohr die Distanz t + Δt′ entfernt ist, worin Δt′ der Wegdifferenz der Schallwellen zwischen dem rechten Hauptlautsprecher (RMS) und dem rechten Hilfslautsprecher (RSS) zu dem rechten Ohr (Re) beträgt;
- - wobei ferner der linke Hauptlautsprecher (LMS) vom linken Ohr (Le) die Distanz t und vom rechten Ohr (Re) die Distanz t + Δt entfernt ist, worin Δt der Wegdifferenz der Schallwellen vom linken Hauptlaut sprecher (LMS) zu dem linken (Le) und rechten (Re) Ohr entspricht, während der linke Hilfslautsprecher (LSS) vom linken Ohr (Le) die Distanz t + Δt′ entfernt ist, worin Δt′ der Wegdifferenz der Schall wellen zwischen dem linken Hauptlautsprecher (LMS) und dem linken Hilfslautsprecher (LSS) zu dem linken Ohr (Le) entspricht; und
- - mit einem Abstand der Haupt- und Hilfslautsprecher von der Hörposition von Δt + Δt′ < Δtmax, wobei Δtmax die Wegdifferenz der Schallwellen von einem Ohr zum anderen entlang einer die beiden Ohren verbindenden Achse ist; dadurch gekennzeichnet,
- - daß der linke und rechte Hauptlautsprecher (LMS, RMS) und der linke und rechte Hilfslautsprecher (LSS, RSS) jeweils einen Tieftonlautsprecher (LMD, RMD; LSD, RSD) und jeweils einen Hochtonlautsprecher (LMT, RMT; LST, RST) aufweisen;
- - daß die Tieftöner LSD, RSD) der Hilfslautsprecher (LSS, RSS) weiter entfernt von der Hörposition als die Hoch ton-Hilfslautsprecher (LST, RST) angeordnet sind; und
- - daß Frequenzweichen (Co) mit einer Übergangsfrequenz von ungefähr 1 kHz zwischen den entsprechenden Tiefton- und Hochtonlautsprechern vorgesehen sind, so daß die Verzögerungszeit zwischen einem Hauptlautsprecher und seinem Hilfslautsprecher bezüglich der Hörposition für Frequenzen unterhalb 1 kHz größer als für höhere Frequenzen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand f vom linken oder rechten Hochton-Hilfslaut
sprecher (LST oder RST) zum linken oder rechten Hochton-
Hauptlautsprecher (LMT oder RMT) 15-19 cm beträgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand e vom linken oder rechten Tiefton-Hilfslaut
sprecher (LSD oder RSD) zum linken oder rechten Tiefton-
Hauptlautsprecher (LMD oder RMD) 23-29 cm beträgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/616,249 US4569074A (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | Method and apparatus for reproducing sound having a realistic ambient field and acoustic image |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3519644A1 DE3519644A1 (de) | 1985-12-05 |
DE3519644C2 true DE3519644C2 (de) | 1994-02-03 |
Family
ID=24468626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3519644A Expired - Lifetime DE3519644C2 (de) | 1984-06-01 | 1985-05-30 | Anordnung zur Tonwiedergabe mit einem realistischen Raumklang |
Country Status (2)
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---|---|
US (1) | US4569074A (de) |
DE (1) | DE3519644C2 (de) |
Families Citing this family (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4630298A (en) * | 1985-05-30 | 1986-12-16 | Polk Matthew S | Method and apparatus for reproducing sound having a realistic ambient field and acoustic image |
US4638505A (en) * | 1985-08-26 | 1987-01-20 | Polk Audio Inc. | Optimized low frequency response of loudspeaker systems having main and sub-speakers |
US4759066A (en) * | 1987-05-27 | 1988-07-19 | Polk Investment Corporation | Sound system with isolation of dimensional sub-speakers |
US4819269A (en) * | 1987-07-21 | 1989-04-04 | Hughes Aircraft Company | Extended imaging split mode loudspeaker system |
US4847904A (en) * | 1988-04-01 | 1989-07-11 | Boston Acoustics, Inc. | Ambient imaging loudspeaker system |
US4888804A (en) * | 1988-05-12 | 1989-12-19 | Gefvert Herbert I | Sound reproduction system |
AT391389B (de) * | 1988-10-24 | 1990-09-25 | Akg Akustische Kino Geraete | Elektroakustische anordnung zur darbietung von audiosignalen fuer das richtungsorientierte raeumliche hoeren bei binauraler wiedergabe |
US5117459A (en) * | 1990-05-03 | 1992-05-26 | Chicago Steel Rule Die & Fabricators Co. | Ambient imaging loudspeaker system |
US5181247A (en) * | 1990-07-23 | 1993-01-19 | Bose Corporation | Sound image enhancing |
WO1992009921A1 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-11 | Vpl Research, Inc. | Improved method and apparatus for creating sounds in a virtual world |
US5742688A (en) * | 1994-02-04 | 1998-04-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sound field controller and control method |
US5661808A (en) * | 1995-04-27 | 1997-08-26 | Srs Labs, Inc. | Stereo enhancement system |
US5850453A (en) | 1995-07-28 | 1998-12-15 | Srs Labs, Inc. | Acoustic correction apparatus |
US5708719A (en) * | 1995-09-07 | 1998-01-13 | Rep Investment Limited Liability Company | In-home theater surround sound speaker system |
US5930370A (en) * | 1995-09-07 | 1999-07-27 | Rep Investment Limited Liability | In-home theater surround sound speaker system |
US6118876A (en) * | 1995-09-07 | 2000-09-12 | Rep Investment Limited Liability Company | Surround sound speaker system for improved spatial effects |
US5970152A (en) * | 1996-04-30 | 1999-10-19 | Srs Labs, Inc. | Audio enhancement system for use in a surround sound environment |
US5912976A (en) * | 1996-11-07 | 1999-06-15 | Srs Labs, Inc. | Multi-channel audio enhancement system for use in recording and playback and methods for providing same |
US6281749B1 (en) | 1997-06-17 | 2001-08-28 | Srs Labs, Inc. | Sound enhancement system |
JP2000341800A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Fujitsu Ten Ltd | 車室内音響システム |
US7031474B1 (en) | 1999-10-04 | 2006-04-18 | Srs Labs, Inc. | Acoustic correction apparatus |
US7277767B2 (en) * | 1999-12-10 | 2007-10-02 | Srs Labs, Inc. | System and method for enhanced streaming audio |
US7676047B2 (en) * | 2002-12-03 | 2010-03-09 | Bose Corporation | Electroacoustical transducing with low frequency augmenting devices |
US8139797B2 (en) * | 2002-12-03 | 2012-03-20 | Bose Corporation | Directional electroacoustical transducing |
US6937737B2 (en) * | 2003-10-27 | 2005-08-30 | Britannia Investment Corporation | Multi-channel audio surround sound from front located loudspeakers |
US7561706B2 (en) * | 2004-05-04 | 2009-07-14 | Bose Corporation | Reproducing center channel information in a vehicle multichannel audio system |
KR20070083619A (ko) * | 2004-09-03 | 2007-08-24 | 파커 츠하코 | 기록된 음향으로 팬텀 3차원 음향 공간을 생성하기 위한방법 및 장치 |
US7688992B2 (en) * | 2005-09-12 | 2010-03-30 | Richard Aylward | Seat electroacoustical transducing |
US7995778B2 (en) * | 2006-08-04 | 2011-08-09 | Bose Corporation | Acoustic transducer array signal processing |
US8050434B1 (en) | 2006-12-21 | 2011-11-01 | Srs Labs, Inc. | Multi-channel audio enhancement system |
US8724827B2 (en) * | 2007-05-04 | 2014-05-13 | Bose Corporation | System and method for directionally radiating sound |
US9100748B2 (en) | 2007-05-04 | 2015-08-04 | Bose Corporation | System and method for directionally radiating sound |
US9560448B2 (en) * | 2007-05-04 | 2017-01-31 | Bose Corporation | System and method for directionally radiating sound |
US8325936B2 (en) * | 2007-05-04 | 2012-12-04 | Bose Corporation | Directionally radiating sound in a vehicle |
US20080273722A1 (en) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Aylward J Richard | Directionally radiating sound in a vehicle |
US8483413B2 (en) * | 2007-05-04 | 2013-07-09 | Bose Corporation | System and method for directionally radiating sound |
KR101238361B1 (ko) * | 2007-10-15 | 2013-02-28 | 삼성전자주식회사 | 어레이 스피커 시스템에서 근접장 효과를 보상하는 방법 및장치 |
WO2012094338A1 (en) | 2011-01-04 | 2012-07-12 | Srs Labs, Inc. | Immersive audio rendering system |
US8867749B2 (en) | 2011-04-18 | 2014-10-21 | Paul Blair McGowan | Acoustic spatial projector |
US9258664B2 (en) | 2013-05-23 | 2016-02-09 | Comhear, Inc. | Headphone audio enhancement system |
US9071897B1 (en) | 2013-10-17 | 2015-06-30 | Robert G. Johnston | Magnetic coupling for stereo loudspeaker systems |
US10327064B2 (en) | 2016-10-27 | 2019-06-18 | Polk Audio, Llc | Method and system for implementing stereo dimensional array signal processing in a compact single enclosure active loudspeaker product |
US12120494B2 (en) | 2018-11-15 | 2024-10-15 | Polk Audio, Llc | Loudspeaker system with overhead sound image generating (e.g., ATMOS™) elevation module and method and apparatus for direct signal cancellation |
CN113853800B (zh) | 2019-03-07 | 2024-08-02 | 普罗之声有限责任公司 | 高度通道条形音箱阵列的向前声辐射的主动消除 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3697692A (en) * | 1971-06-10 | 1972-10-10 | Dynaco Inc | Two-channel,four-component stereophonic system |
JPS51163901U (de) * | 1975-06-19 | 1976-12-27 | ||
JPS53114201U (de) * | 1977-02-18 | 1978-09-11 | ||
JPS5442102A (en) * | 1977-09-10 | 1979-04-03 | Victor Co Of Japan Ltd | Stereo reproduction system |
US4218585A (en) * | 1979-04-05 | 1980-08-19 | Carver R W | Dimensional sound producing apparatus and method |
US4308423A (en) * | 1980-03-12 | 1981-12-29 | Cohen Joel M | Stereo image separation and perimeter enhancement |
US4355203A (en) * | 1980-03-12 | 1982-10-19 | Cohen Joel M | Stereo image separation and perimeter enhancement |
US4524451A (en) * | 1980-03-19 | 1985-06-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sound reproduction system having sonic image localization networks |
US4489432A (en) * | 1982-05-28 | 1984-12-18 | Polk Audio, Inc. | Method and apparatus for reproducing sound having a realistic ambient field and acoustic image |
-
1984
- 1984-06-01 US US06/616,249 patent/US4569074A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-05-30 DE DE3519644A patent/DE3519644C2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4569074A (en) | 1986-02-04 |
DE3519644A1 (de) | 1985-12-05 |
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