DE3602643A1 - Automatische mikrofonsteuerung fuer elektroakustische uebertragungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrofonsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei elektroakustischen (Ela)-Anlagen ist es bekannt, daß mit zunehmender Anzahl von aktiven Mikrofonen, angeordnet im gleichen Raum wie die Lautsprecher, zwar der Sprecherkomfort steigt, jedoch die Grenze zur akustischen Rückkoppelung sinkt. Das heißt, mit jedem zugeschalteten Mikrofon muß die mögliche Gesamtlautstärke der Anlage insgesamt um den Anteil dieses Mikrofons zurückgeregelt werden. Hat erst einmal die akustische Rückkoppelung eingesetzt, muß der Pegel solange drastisch zurückgeregelt werden, bis das störende Pfeifen im Raum verklungen ist. (Also unter Berücksichtigung der Raumnachhallzeit).

Als Verbesserung bei unbefriedigender Lautstärke werden eingesetzt:

• - teure Richtmikrofone,
  - Lautsprecher mit speziellen Charakteristiken,
  - Akustikverbesserung mit Equalizern und Shiftern.

Es gibt vier Möglichkeiten für den Betrieb solcher Übertragungsanlagen:

• a) manuelle Mikrofonzuteilung und -regelung durch einen Bediener (Techniker);
• b) manuelle Mikrofonzuteilung durch jeden Sprecher selbst; dabei wird der Pegel einmal fest eingestellt und, wenn möglich, irgendwie durch eine Automatik die Anzahl der Einschaltungen begrenzt;
• c) Verwendung von Akustomat-Schaltern für die automatische Mikrofonzuteilung (siehe auch US-Patent 41 49 032, Canada-Patent 11 08 541, UK-Patent 20 20 511 der Firma Knowles-Company;
• d) Einschaltung einer bestimmten Anzahl von Mikrofonen, Einstellung der Lautstärke auf einen Pegel, der mit Sicherheit nicht zum Einsatz der akustischen Rückkoppelung führt; die Anlage arbeitet dann ungesteuert!

Möglichkeit a) ist die sicherste, wenn der Bediener etwas von seinem Fach versteht, jedoch infolge Personalaufwands die teuerste Variante.

Möglichkeit b) setzt voraus, daß die Sprecher so diszipliniert sind, daß sie immer ein- und ausschalten. Dies ist nicht immer der Fall, so daß auch hier oft insbesondere für die Ausschaltung automatische Rangfolgen eingebaut werden, die wiederum den Sprechern das Wort abschneiden etc. Ein technischer Kompromiß, auch in Bezug auf die Auspegelung solcher Anlagen.

Möglichkeit c) ist ein System mit Zukunft, bislang jedoch nur unzureichend ausgereift.

Das System nach dem genannten UK-Patent hat folgende Schwachpunkte:

• - harte Durchschaltung eines Mikrofons,
  - eventueller Silbenverlust und
  - abgehackte Sprachübertragung im Rhytmus des Akustikschalters.

Die Dynamikregelung arbeitet in serieller Funktion im Summenverstärker, dadurch wird bei mehreren zugleich durchgeschalteten Mikrofonen bei lautem Sprechen der Geamtpegel so gedrückt, daß leisere Sprecher unterdrückt werden. Ob leise oder lautes Sprechen sollte also bereits bei Grundeinpegelung berücksichtigt werden. Um mit zunehmender Anzahl durchgeschalteter Mikrofone die Rückkoppelung zu verhindern, wird davon abhängig die Gesamtlautstärke stufenweise zurückgesteuert. Dies führt bei Einschaltung vieler Mikrofone zwangsweise zur totalen Pegelrücksteuerung und damit zu geringer Nutzlautstärke. Deshalb wird als Kompromiß bei größeren Anlagen eine gruppenweise Steuerung in gleicher Funktion angeboten, die allerdings kaum mehr Vorteile gegenüber Möglichkeit d) bietet. Wenn einmal akustische Rückkoppelung eingesetzt hat, ist das System nicht in der Lage, diese zu unterbinden, ohne daß man einen Kompromiß mit der Dynamikregelung dahingehend in Kauf nimmt, daß leise Sprecher von lauten Sprechern oder Körperschallgeräuschen anderer Mikrofone unterdrückt werden.

Möglichkeit d) wird zumeist bei Kleinanlagen verwendet.

Das Ergebnis ist zwangsweise unbefriedigend wegen zu geringer Lautstärke. Hier werden die meisten Abhilfen nur durch Verwendung teuerster Mikrofone und Lautsprecher erzielt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Mikrofonsteuerung der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei automatischer Auspegelung die optimalen Ergebnisse der manuellen Bedienung zeigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 dargestellte Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Mikrofonsteuerung liegt vor allen Dingen in der unbeschränkt erweiterbaren Anzahl der Mikrofone einer Anlage ohne Verschlechterung der Übertragungslautstärke, da immer nur eine eingestellte Anzahl von z. B. fünf Mikrofonen aktiv sein kann und in der als angenehm natürlich empfundenen Pegelsteuerung.

Der Grundpegel der Mikrofone sorgt dafür, daß zwar alle Mikrofone zur Gesamtübertragung beisteuern, aber nur die durchgeschalteten klar zu orten sind. Die Durchschaltung selbst geschieht so unauffällig wie von einem Bediener am Mischpult. Die Übertragung ist dank der Dynamikregler in allen Mikrofonen gleichmäßig in der Lautstärke unabhängig von Nahbesprechern. Zugleich sorgen Nahbesprecher für einen zusätzlichen Sicherheitsabstand der Rückkoppelungsgrenze. Die Dynamikregler verhindern gleichzeitig übermäßig laute Körperschall-Übertragung und Selbsterregung von Mikrofonen durch zu laute Übertragung von Sprechern. Durch das Zusammenwirken von Durchschalt-Charakteristik und Akustikschalterfunktionen ist abgehacktes Sprechen ausgeschlossen und trotzdem schneller Dialog zwischen Sprechern möglich. Die Sprecherbegrenzung wird vorteilhaft zwischen zwei bis fünf Sprechern eingestellt. Bei Falscheinpegelung und infolgedessen eintretender akustischer Rückkoppelung erfolgt innerhalb von Sekunden die Abregelung betroffener Mikrofone infolge fehlender Aussteuerungslücken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigelgten Figur beschrieben, die ein Block-Schaltbild einer Anschlußschaltung für Mikrofone darstellt.

Diese Anschlußschaltung 100 wird erfindungsgemäß jedem Mikrofon 1 (mit Vorverstärker 1 a) zugeordnet, das in der Ela-Anlage, z. B. in einem Konferenzraum, vorhanden ist.

Der Ausgang des Vorverstärkers 1 a ist mit einem Potentiometer 2 verbunden, das zur Einstellung der Ansprechschwelle des Mikrofons und als Pegelregler dient und dessen Ausgangssignal einem automatischen Dynamikregler 3 zugeführt ist. Dieser Regler 3 hält den Mikrofonpegel ab einer gewissen Lautstärke konstant. Er soll schnell ansprechen und mehrere Sekunden Rücklaufzeit benötigen, um seinen Ausgangswert wieder zu erreichen. Das verstärkte und geregelte Mikrofonsignal gelangt anschließend über einen Widerstand 4, der den Grundpegel der Übertragung bestimmt, einen Verstärker 40 und einem Widerstand 41 zu einer Ton-Sammelleitung 14, an die alle Mikrofone der Anlage angeschlossen sind.

In Parallelschaltung zum Widerstand 4 ist eine Einrichtung 5 zur Mikrofondurchschaltung angeordnet, die in folgender Weise arbeitet:

• - sie hebt den Mikrofonpegel bei Durchschaltung gegenüber dem durch Widerstand 4 bestimmten Grundpegel, wobei das Maß der Anhebung von der Anzahl der Mikrofone in der Ela-Anlage abhängt. Bei Kleinanlagen, bis z. B. fünf Mikrofone beträgt die Anhebung 12 dB, bei großen Anlagen, ab etwa 10 Mikrofonen, 20 dB;
  - sie regelt das Umschalten zwischen den Pegeln, wobei die Pegelanhebung schnell und weich, die Pegelabsenkung langsam, weich und mit einer Abklingzeit von z. B. zwei Sekunden erfolgt.

Die Mikrofondurchschaltung 5 wird durch ein Signal auf einer Steuerleitung 50 ausgeschaltet (und damit der Grundpegel eingestellt), das seinerseits aus dem Ausgangssignal des Dynamikreglers 3 abgeleitet ist. Dieses Ausgangssignal wird dazu einer Schaltung 6 für die Ermittlung einer Ansprechschwelle zugeführt, die einen Schalter 9 öffnet, wenn das Mikrofonsignal über der voreinstellbaren Schwelle liegt. Schalter 9 wird umgekehrt geschlossen, um eine Sperrsignal an die Mikrofondurchschaltung 5 zu liefern, wenn der Mikrofonpegel unter die vorbestimmbaren Schwelle absinkt. Zum Abschalten der Mikrofondurchschaltung dienen noch zwei weitere Signale; eines über die Leitung 80, das von einer Schaltung 8 zur Erkennung von Sprachlücken im Mikrofonpegel abgegeben wird, wenn während einer voreinstellbaren Zeit, z. B. 3 bis 5 Sekunden, keine sprechtypische Pause aufgetreten ist. Ohne solche Pausen liegt wahrscheinlich ein Rückkoppel-Pfeifton vor, der das Abschalten des Mikrofons erfordert. Ein drittes Signal zum Schließen des Schalters 9 (und damit zum Sperren der Mikrofondurchschaltung) wird über Leitung 120 von einer Schaltung 12 zugeführt, die über eine Datensammelleitung 15 ein Signal empfangen hat, das anzeigt, daß die in Schaltung 16 voreinstallbare maximale Anzahl von durchgeschalteten Mikrofonen erreicht ist. Die Schaltung 12 ist jedoch über Schalter 130 nur dann mit der Datensammelleitung verbunden, wenn das zur Schaltung 100 gehörige Mikrofon nicht gerade selbst schon eingeschaltet ist. Bei eingeschaltetem Mikrofon 1 ist Schalter 130 mit einer Markierschaltung 13 verbunden, die ein Signal an die Sammelleitung abgibt, das die Durchschaltung des Mikrofons anzeigt. Ein Sperrsignal durch Betätigung des Schalters 9 gelangt in eine Schaltung 7 zur Ausschaltverzögerung, die beispielsweise auf den Wert 2 Sekunden eingestellt werden kann. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 7 wird dann zur Mikrofondurchschaltung 5, dem Schalter 130 und einer weiteren Verzögerungsschaltung 10 geführt, die mit einer Verzögerung von 3 bis 4 Sekunden den Dämpfungsschalter 11 öffnet. Mit diesem Dämpfungsschalter wird bei durchgeschaltetem Mikrofon 1 ein Widerstand 42 zwischen die Ton-Sammelleitung 14 und Masse geschaltet, um so den Summenpegel auf Leitung 14 entsprechend der mit der Mikrofondurchschaltung erhöhten Rückkoppelgefahr zu dämpfen. Der Schalter 14 schaltet schnell ein, wenn das Mikrofon durchgeschaltet wird.

Beim Betrieb der Schaltung 100 wird somit das Mikrofon 1 für eine Zeit T durchgeschaltet, die sich folgendermaßen zusammensetzt:

• - Sprechzeit
  - Auschaltverzögerung (z. B 2 Sekunden) in Schaltung 7
  - Abregelzeit der Mikrofondurchschaltung 5 (z. B. 2 Sekunden.

Mikrofonpegel ohne Sprechpausen führen zu einer sofortigen Sperrung der Durchschaltung, die dann mit der Abregelzeit von 2 Sekunden auf den Grundpegel zurückgeführt wird. Das Mikrofon bleibt darüber hinaus noch 0,5 bis 1 Sekunde für die erneute Wiedereinschaltung gesperrt, um eine ausreichende Abklingzeit für eventuellen Raumhall zur Verfügung zu stellen.

Die Einrichtungen zur Durchschaltung des Mikrofons 1, z. B. die Schaltungen 4 bis 9, sind hinter dem Dynamikregler 3 angeordnet, um die Schaltung 100 unempfindlich gegen Mikrofon-Nahbesprechung zu machen (dort könnten durch Atemgeräusche die natürlichen Sprechpausen überdeckt werden.

Die Einpegelung selbst kann vorteilhaft derart geschehen, daß eine einmal gefundene Idealeinstellung eines Mikrofons bei allen Mikrofonen eingestellt und nurmehr der Summenregler zur Einstellung benutzt wird. In der Versuchsanalge wurden mittels einer "Test"-Taste soviele Mikrofone zwangsdurchgeschaltet als in der Sprecherbegrenzung eingestellt waren und mit dem Summenregler bis zur Rückkoppelungsgrenze geregelt. Dies genügte als Einpegelung.

Claims (10)

1. Automatische Mikrofonsteuerung für elektroakustische Übertragungsanlagen mit mehreren, gleichzeitig einschaltbaren Mikrofonen, die an eine gemeinsame Ton-Sammelleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikrofon (1) mit der Sammelleitung (14) über eine Anschlußschaltung (100) angeschlossen ist, in der enthalten sind:

• - eine Mikrofon-Durchschaltungseinrichtung (5), die beim Einschalten das akustische Signal schnell ansteigend von einem niederen Pegel (Grundpegel) zu einem hohen Pegel (Durchschaltepegel) der Sammelleitung zuführt und die beim Ausschalten den Durchschaltepegel langsam abfallend zum Grundpegel zurückführt und
  - eine Schwellwertschaltung (6) für das akustische Signal, die die Mikrofon-Durchschaltungseinrichtung einschaltet, wenn ein voreinstallberer Schwellwert erreicht ist.

2. Mikrofonsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundpegel über einen Einstell-Widerstand (4) in der Verbindungsleitung des Mikrofons zur Tonsammelleitung entsprechend der Anzahl der insgesamt angeschlossenen Mikrofone eingestellt wird.

3. Mikrofonsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Mikrofondurchschaltung (5) parallel zum Einstellwiderstand (4) geschaltet ist.

4. Mikrofonsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrofon-Durchschalteinrichtung (5) das Abschaltsignal über eine Verzögerungsschaltung (7) zugeführt wird.

5. Mikrofonsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dynamische Regelschaltung (3) vorgesehen ist, deren Eingang das Ausgangssignal der Mikrofone zugeführt wird und deren Ausgangssignal der Mikrofon-Durchschaltungseinrichtung (5) und der Schwellwertschaltung (6) zugeführt wird.

6. Mikrofonschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Signal einer Sprechpausen-Schaltung (8) zugeführt wird, die ein Sperrsignal an die Mikrofon-Durchschaltungseinrichtung (5) abgibt, wenn innerhalb vorbestimmter Zeitabschnitte keine Sprechpausen im akustischen Signal vorliegen.

7. Mikrofonsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschaltung (100) Begrenzereinrichtungen (12; 13) für die Anzahl der durchgeschalteten Mikrofone enthält, die an eine Daten-Sammelleitung anschließbar sind.

8. Mikrofonsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzereinrichtungen einen Schalter (130) aufweisen, der bei durchgeschaltetem Mikrofon eine Einrichtung (13) zur Abgabe eines Durchschaltesignales an die Datenleitung (15) ankoppelt und bei nicht durchgeschaltetem Mikrofon eine Empfangseinrichtung (12), die feststellt, ob die maximale Anzahl von Mikrofonen eingeschaltet ist, um ein Sperrsignal für die Mikrofon-Durchschalteeinrichtung abzugeben.

9. Mikrofonsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschaltung (100) einen Summenpegelschalter (11) aufweist, der die Verbindung zur Ton-Sammelleitung (14) über einen Widerstand (42) mit Masse verbindet, wenn das Mikrofon durchgeschaltet ist und der über eine Verzögerungsschaltung (10) geöffnet wird, wenn die Durchschaltung des Mikrofons beendet wird.

10. Mikrofonsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltverzögerungsschaltung (7) ein Schalter (9) vorgeschaltet ist, über den die Einschaltung vom Schwellwertschalter (6) unterbrochen werden kann, wobei der Schalter (9) von der Begrenzungseinrichtung (12) und der Sprechpausen-Schaltung (8) steuerbar ist.