DE4008595C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrofonanordnung zur Dämpfung bzw. Auslöschung von störenden Hintergrundgeräuschen, mit zumindest zwei, mit geringem, in der Größenordnung der Abmessung ihrer schallempfindlichen Fläche liegendem Abstand zueinander angeordneten Schallaufnehmern, deren Spannungssignale eine Spannungsdifferenzschaltung durchlaufen, indem die beiden Schallaufnehmer über einen zwischen ihnen angeordneten, einstellbaren Abgreifwiderstand gleichphasig in Reihe geschaltet sind, wobei das Nutzsignal am Abgreifwiderstand abgenommen wird.

Aus der DE 31 02 530 C2 ist eine Richtmikrofonanordnung bekannt, bei der die Richtwirkung in einem weiten Bereich von einem nichtgerichteten Zustand bis zu einer Schalldruckgradienteneinwegrichtung höherer Ordnung durchlaufen wird. Solche Richtmikrofonanlagen werden insbesondere in Verbindung mit Bildaufzeichnungsgeräten verwendet, bei denen der Bildausschnitt durch Veränderung der Objektiv-Brennweite variiert werden kann. Bei kurzer Brennweite des Objektivs und demzufolge großem Bildausschnitt muß entsprechend mehr Umgebungsschall von dem Mikrofon aufgenommen werden, während bei langer Brennweite und demzufolge kleinem Bildausschnitt vorwiegend nur der aus dem dem Bildausschnitt entsprechenden schmalen Raumwinkel stammende Schall erfaßt werden soll. Bei einer solchen Richtmikrofonanlage wird somit auch, insbesondere bei Einstellung einer maximalen Bündelung, eine Unterdrückung von Nebengeräuschen erreicht. Bei den mit einer solchen Richtmikrofonanlage beabsichtigten Tonaufnahmen muß jedoch von Anfang an auf ein ausreichend großes Verhältnis von Nutzsignal und Hintergrundgeräusch geachtet werden, wobei der Anteil an Hintergrundgeräusch in der Regel so zu wählen ist, daß ein den jeweiligen Umgebungsverhältnissen angepaßter Hintergrundgeräuschpegel vorhanden ist, um einen natürlichen Gesamteindruck zu vermitteln. Hierzu wird insbesondere eine Differenzbildung zwischen dem von vorne bzw. von hinten einfallenden Schall vorgenommen, wobei in den Signalweg der den von vorne einfallenden Schall aufnehmenden Mikrofonkapsel ein Phasenschieber eingefügt ist. Weitere frequenzabhängige Schaltungsteile sorgen dafür, daß die von den Mikrofoneinheiten aufgenommenen Signale im nieder- bzw. hochfrequenten Bereich mit unterschiedlicher Phasenlage addiert bzw. subtrahiert werden.

Dagegen ermöglicht es diese Richtmikrofonanlage nicht, auch dann noch eine ausreichende Sprachverständlichkeit zu gewährleisten, wenn die Störgeräuschamplitude mit der Nutzsignalamplitude vergleichbar sind bzw. diese sogar übersteigt.

In der DE 36 27 002 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur akustischen Kompensation des Umgebungsgeräusches bei Kopfhörerempfang beschrieben. Bei dieser Schaltungsanordnung soll ein von einem Schallwandler in geräuschbelasteter Umgebung wiedergegebenes Nutzsignal dadurch besser verständlich gemacht werden, daß dem Schallwandler das Störgeräusch gegenphasig zusätzlich zum Nutzsignal zugeführt wird, so daß in der Nähe des Gehörs eine gegenseitige Kompensation des vorhandenen Störgeräuschs mit dem vom Schallwandler abgegebenen gegenphasigen Störsignal erfolgt. Dies ist jedoch nur eine auf der Empfängerseite anwendbare Maßnahme, wenn es also darum geht, ein an sich störungsfreies Signal in akustisch störbelasteter Umgebung durch Unterdrückung der Störgeräusche deutlich zu Gehör zu bringen.

Die im übrigen bekannten Lösungsvorschläge, den Störschall möglichst quantitativ am Ort des Entstehens durch einen eigenen Schallaufnehmer zu erfassen und dieses Signal von dem anderen, sowohl das Nutzsignal wie auch das überlagerte Störsignal aufnehmenden Schallaufnehmer zu subtrahieren, arbeiten allesamt unbefriedigend. Da nämlich das Frequenzspektrum des Störsignals an den beiden Schallaufnehmern in der Regel nicht übereinstimmt, ist eine Beseitigung des Störsignals durch einfache Differenzbildung nicht möglich ist. Die Gründe hierfür sind vielfältiger Art. Zum einen weichen die Signale bezüglich ihrer Phasenlage und insbesondere ihrer Signalgröße voneinander ab. Darüber hinaus ist an dem das Nutzsignal erfassenden Schallaufnehmer der Störschall meist von an Wänden u. dgl. reflektiertem Schall überlagert, so daß einfache Differenzbildungen ebenfalls nicht zum Auslöschen des Störschalls führen können. Schließlich ist zu berücksichtigen, daß der Störschall in der Regel räumlich ausgedehnt entsteht, so daß auch insoweit an den beiden Schallaufnehmern aufgrund der unterschiedlichen relativen Abstände zu den einzelnen Störschallquellen verschiedene Frequenzspektren zu beobachten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrofonanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf schaltungstechnisch möglichst einfache Weise eine möglichst optimale Auslöschung des Störschalls erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schallaufnehmer zur Sprachaufnahme im Nahbereich am Mikrofonbügel einer Kopfhörer-Sprechgarnitur so angeschlossen sind, daß sie seitlich versetzt zueinander angeordnet sind und ihre Hauptschallaufnahmerichtungen einander gleichgerichtet im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß beide Schallaufnehmer durch ihren geringen Abstand voneinander dem im wesentlichen nahezu identisch einwirkenden Fernfeld der Störschallquellen ausgesetzt sind, so daß durch die Differenzbildung der beiden elektrischen Einzelsignale eine sehr hohe Unterdrückung des Störschalls erreicht wird. Im Nahfeld, also in unmittelbarer Nähe der Schallquelle, etwa dem Mund eines Sprechers, wirkt sich der Abstand der beiden Schallaufnehmer jedoch dahingehend aus, daß bei der Differenzbildung ein zwar verminderter, gleichwohl aber ausreichend hoher Anteil an Nutzsignal verbleibt, das nach entsprechender Verstärkung an einen Empfänger weitergeleitet werden kann.

Weiterhin ist von Vorteil, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung keine aufwendigen elektronischen Maßnahmen zur Signalaufbereitung notwendig werden. Insbesondere können die Einzelsignale über den gesamten Frequenzbereich voneinander subtrahiert werden. Dadurch kann auch bei sehr ungünstigem Signal-Rausch-Verhältnis ein relativ kleines Nutzsignal aus dem Störschall herausgefiltert und verstärkt werden. Wesentlich dabei ist einerseits die gleiche Ausrichtung der beiden Schallaufnehmer, da hierdurch unabhängig von der Einfallsrichtung des Störschalls stets ein hoher Kompensationsgrad erreicht wird. Andererseits bedarf es in jedem Fall einer weitgehenden Übereinstimmung der Charakteristika der verwendeten Schallaufnehmer.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weisen die Schallaufnehmer eine kugelförmige Richtcharakteristik auf.

Weiter hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verbindungslinie der beiden Schallaufnehmer senkrecht zur Längsachse des Mikrofonbügels ausgerichtet ist. Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn der Abstand der beiden Schallaufnehmer etwa 20 mm beträgt.

Zur weiteren Verbesserung der Störsignalunterdrückung ist es zweckmäßig, wenn der Abstand der beiden Schallaufnehmer vom Mund des Sprechers etwa dem Abstand der Schallaufnehmer untereinander entspricht.

Schließlich kann in einer zweckmäßigen Weitergestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß das Signal der Schallaufnehmer einem schaltbaren Verstärker zugeführt wird, dessen Signalweg erst bei einem einstellbaren Mindestsignalpegel geöffnet wird. Hierdurch wird in den Sprechpausen eine vollständige Unterdrückung des Störsignals erreicht, so daß selbst bei extrem ungünstigen Störgeräuschbedingungen durch das Öffnen des Signalweges erkannt wird, daß ein Nutzsignal übertragen wird.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 den Gegenstand der Erfindung in einer schematischen Ansicht einer Kopfhörer-Sprechgarnitur,

Fig. 2 in den Teilfiguren a) und b) eine Draufsicht und einen Längsschnit durch die Mikrofonanordnung,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung des Gegenstands nach Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Mikrofonanordnung 1 dient insbesondere zur Sprachaufnahme im Nahbereich bei gleichzeitiger Dämpfung bzw. Auslöschung von störenden Hintergrundgeräuschen.

Im einzelnen besteht die Mikrofonanordnung 1 aus zwei Schallaufnehmern 2, deren Spannungssignale eine Spannungsdifferenzschaltung 3 durchlaufen. Die Schallaufnehmer 2 sind mit geringem, in der Größenordnung der Abmessung ihrer schallempfindlichen Fläche 4 liegendem Abstand zueinander angeordnet. Dabei verlaufen ihre mit 5 gestrichelt angedeuteten Hauptschallaufnahmerichtungen im wesentlichen parallel zueinander.

Die beiden Schallaufnehmer 2 sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, über einen zwischen ihnen angeordneten, einstellbaren Abgreifwiderstand 6 gleichphasig in Reihe geschaltet. Das Nutzsignal wird am Abgreifwiderstand bei 7 abgenommen.

Durch die gleichphasige Schaltungsanordnung heben sich die von den Schallaufnehmern 2 verursachten Signalspannungen bei in Mittelstellung befindlichem Abgreifwiderstand 6 gegenseitig auf, soweit die Schallaufnehmer 2 von übereinstimmenden Schallwellen getroffen werden. Dies ist in hohem Maße dann der Fall, wenn die Schallquellen gegenüber dem gegenseitigen Abstand der beiden Schallaufnehmer 2 weit entfernt sind, wie dies in der Regel bei störenden Hintergrundgeräuschen der Fall ist. Der in unmittelbarer Nähe der beiden Schallaufnehmer 2 erzeugte Nutzschall verursacht dagegen in den beiden Schallaufnehmern 2 geringfügig unterschiedliche Signale, so daß nach der Differenzbildung ein zwar geringeres, dafür weitgehend vom Störschall befreites Nutzsignal zur Verfügung steht. Wichtig ist hierbei, daß die beiden Schallaufnehmer 2 weitgehend übereinstimmende elektrische und mechanische Eigenschaften besitzen, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn die Schallaufnehmer 2 eine kugelförmige Richtcharakteristik aufweisen.

Insbesondere ist die Mikrofonanordnung 1 zur Befestigung am Mikrofonbügel 8 einer Kopfhörer-/Sprechgarnitur vorgesehen, bei der der Mikrofonbügel 8 an einer der Hörmuscheln 9 angeschlossen ist. Der Mikrofonbügel 8 ist dann derart gestaltet, daß die Mikrofonanordnung 1 bei betriebsmäßigem Gebrauch seitlich vom Mund des Sprechers angeordnet ist. Hierdurch werden nicht nur Pop-Geräusche vermieden, sondern darüber hinaus eine Erhöhung des Nutzsignals erreicht. Zur weiteren Erhöhung des Nutzsignals dient auch die Maßnahme, die Schallaufnehmer 2 so anzuordnen, daß deren Verbindungslinie 10 senkrecht zur Längsachse des Mikrofonbügels 8 ausgerichtet ist. Als günstiger Abstand der beiden Schallaufnehmer 2 voneinander hat sich eine Länge von etwa 20 mm herausgestellt. Dabei sollte auch der Abstand der beiden Schallaufnehmer 2 vom Mund des Sprechers etwa dem Abstand der Schallaufnehmer 2 untereinander entsprechen.

Das Signal der Schallaufnehmer 2 kann, wie sich aus der weiteren Schaltung nach Fig. 3 ergibt, einem hier nicht im einzelnen zu erläuternden schaltbaren Verstärker zugeführt werden, dessen Signalweg erst bei einem einstellbaren Mindestsignalpegel geöffnet wird. Hierdurch erfolgt in den Sprechpausen eine völlige Unterdrückung des Störschalls infolge des nicht durchgeschalteten Verstärkers. Erst beim Eintreffen von Nutzsignal an den beiden Schallaufnehmern 2 erfolgt eine Öffnung des Übertragungsweges, wodurch auf der Empfangsseite durch das einsetzende Signal der Beginn einer Nutzsignalübertragung ohne weiteres erkennbar wird. Dies fördert selbst bei extrem schlechten, mit besonders hohem Störsignalanteil beaufschlagten Signalübertragungen die Verständlichkeit.

Claims (6)

1. Mikrofonanordnung zur Dämpfung bzw. Auslöschung von störenden Hintergrundgeräuschen, mit zumindest zwei, mit geringem, in der Größenordnung der Abmessung ihrer schallempfindlichen Fläche liegendem Abstand zueinander angeordneten Schallaufnehmern, deren Spannungssignale eine Spannungsdifferenzschaltung durchlaufen, indem die beiden Schallaufnehmer über einen zwischen ihnen angeordneten, einstellbaren Abgreifwiderstand gleichphasig in Reihe geschaltet sind, wobei das Nutzsignal am Abgreifwiderstand abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaufnehmer (2) zur Sprachaufnahme im Nahbereich am Mikrofonbügel (8) einer Kopfhörer-Sprechgarnitur so angeschlossen sind, daß sie seitlich versetzt zueinander angeordnet sind und ihre Hauptschallaufnahmerichtungen einander gleichgerichtet im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

2. Mikrofonanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallaufnehmer (2) eine kugelförmige Richtcharakteristik aufweisen.

3. Mikrofonanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie (10) der beiden Schallaufnehmer (2) senkrecht zur Längsachse des Mikrofonbügels (8) ausgerichtet ist.

4. Mikrofonanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Schallaufnehmer (2) etwa 20 mm beträgt.

5. Mikrofonanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Schallaufnehmer (2) vom Mund des Sprechers etwa dem Abstand der Schallaufnehmer (2) untereinander entspricht.

6. Mikrofonanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Schallaufnehmer (2) einem schaltbaren Verstärker zugeführt wird, dessen Signalweg erst bei einem einstellbaren Mindestsignalpegel geöffnet wird.