DE401580C

DE401580C - Method and device for the unambiguous determination of the direction of sound waves using the binaural listening method

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Publication number: DE401580C
Application number: DEA35909D
Authority: DE
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1921-09-20
Publication date: 1924-09-08

Description

Verfahren und Vorrichtung zur eindeutigen Richtungsbestinnuung von Schallwellen nach der binauralen Hörinethode. Bei der bekannten binauralen Methode Aer RichtungIshestinirnung voll Schallwellen benutzt man zwei in bestimmter Entfernung voneinan-ler angeordnete Empfänger (Meßbasis), die durch vollständig getrennte Leitungen mit flen Ohren des Beobachters verbunden sind. Der beim Hören auftretende Richtungseindruck wird hervorgerufen durch ilie Zeitdifferenz, die bei seitlicher Lage iler Schallquelle zwischen dein. Eintreffen des `Schalles an ulein einen und anderen Empfänger bestellt. Da die Zeitrlifferenz gleich ist, wenn der Schall voll vorn oder unter demselben Winkel von hinten kommt, bestellt in jedem Falle eine Zweideutigkeit. Um diese zu beheben, benutzt man in an sich bekannter Weise noch eine z-weite Basis, die mit der ersten einen Winkel, z. B. von go#', bildet. Mit Hilfe der beiAen Basen ist es rlann i-nöglich, die Richtung eindeutig zu bestimmen.Method and device for the unambiguous determination of the direction of Sound waves according to the binaural hearing method. With the well-known binaural method In the direction of ishestination full of sound waves, two are used at a certain distance mutually arranged receivers (measuring base), which are connected by completely separate lines connected to the ears of the observer. The sense of direction that occurs when listening is caused by the time difference that occurs when the sound source is at the side between your Arrival of the `sound ordered to one and another recipient. Since the time difference is the same when the sound is fully in front or under the same Angle comes from behind, creates an ambiguity in any case. To this too fix, one uses a z-wide basis in a manner known per se, the one with the first an angle, e.g. B. from go # ', forms. With the help of the beiAen bases it was i-possible to determine the direction unambiguously.

Zur Erläuterung dieser Verhältnisse sind in Abb. i zwei Meßbasen V und S dargestellt, die von den Empfängern A, B und C gebildet werden und einen Winkel von go' einschließen, während in Abb. 2 ein Beispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach vorliegender E-rfindung flargestellt ist.To explain these relationships, two measuring bases V and S are shown in Fig. I, which are formed by the receivers A, B and C and enclose an angle of go ', while Fig. 2 shows an example of a device for carrying out the method according to the present invention Invention is shown.

Der Empfänger A ist beiden Basen gemeinsaul. Es sei A mit dem linken, B bzw. C mit ,lein rechten Ohr des Beobachters verbunden, d. li. für Basis V gibt der Pfeil a, für Basis S der Pfeil b die Geradeausrichtung all. Treffen null ans der Richtung R, Schallwellen ein, so wird (-ler Beobachter bei Benutzung der Basis V den Eindruck haben, als läge die Schallquelle -45' rechts voraus. Denselben Eindruck #),iir(le er aber haben können, wenn die Schallwellen aus rler Richtung R, kommen, 'lenn in diesem Falle ist die Zeitdifferenz zwischen Aem Ankommen der Schallwellen in A und B genau #rlie--ell)e. Der Beobachter vermag also mit Bestimmtheit nur zu sagen, daß L' der Schall unter einem bestimmten Winkel von rechts kommt, ob von voraus oder achteraus ist zunächst zweifelhaft. Wird nun die Basis S benutzt, so wird :fler Beobachter diesen Zweifel sofort klären können, denn wenn der Schall tatsächlich aus der Richtung R, kommt, wird er jetzt einen Linkseindruck haben, (la ja dann der mit dein linken Ohr verbundene Empfänger A früher erregt wird als der mit,dem rechten Ohr verbundene Empfäliger C. Umgekehrt wird -der Beobachter bei Benutzung der Ba#sis S einen Rechtsein-Aruck haben müssen, wenn Aer Schall aus,der Richtung R, kam. Auf diese Weise gelingt es ohne Schwierigkeit, den Quadranten, aus Z, -.(lem,flie Schallstrahlen kommen, festzustellen. Die genaue Richtung nach Grarlen ermittelt man in ebenfalls bekannter Weise irladurch, (laß man die beim Ankommen der Schallwellen an den Empfänger bestehende Zeitdifferenz ausgleicht, indem man sie durch Zwischenhalten von in ihrer Länge veränderlichen Schallwegen zwischen die Empfänger und die Ohren -(-les Beobachters kompensiert. Die Zeitdifferenz ist kompensiert, wenn der Beobachter den Eindruck hat, als läge die Schallquelle in der Medianebene, d. h. geradeans oder achteraus (Mitteneindruck), Die zur Kompensation erforderliche Scballweg länge ist unmittelbar ein 'Maß für die wahre Schallrichtung.Receiver A is common to both bases. Let A be connected to the left ear, B or C to the left ear of the observer, i.e. left for base V the arrow a, for base S the arrow b the straight-ahead direction all. If zero at the direction R, sound waves are entered, then (when using base V, the observer will have the impression that the sound source is -45 ' right ahead. The same impression #), iir (but you can have if the sound waves come from the direction R , 'if in this case the time difference between Aem arrival of the sound waves in A and B is exactly #rlie - ell) e. The observer can therefore only say with certainty that L 'the sound comes from the right at a certain angle, whether from ahead or astern is initially doubtful. If the base S is now used, the observer will be able to clarify this doubt immediately, because if the sound actually comes from the direction R, it will now have a left impression (then the receiver A connected to your left ear should be earlier is excited than the recipient C. who is connected to the right ear. Conversely, the observer will have to have a right-hand impression when using the base S when sound came from the direction R. In this way, it succeeds without difficulty , the quadrant, from Z, -. (lem, flow sound rays come, to determine. The exact direction to Grarlen is determined in a well-known way by, (the time difference existing when the sound waves arrive at the receiver is compensated by passing them through Holding between the length of the sound paths between the receiver and the ears - (- the observer compensates. The time difference is compensated if the observer has the impression that the Sound source in the median plane, d. H. straight ahead or astern (center impression), the length of the ball path required for compensation is a direct measure of the true direction of sound.

Bei den bisher für diesen Zweck verwendeteil Apparaten verfilirt man folgendermaßen: Man beobachtet zunächst mit der einen Basis und kompensiert die Zeitdifferenz, indein man die Schallwege zwischen zuerst erregtem Empfänger und Ohr verlängert oder L' den Schallwe- zwischen zuletzt erre-tein 1-,-nipfänger und Ohr verkürzt oder beides z'leichzeitig tut, bis man 'Mittenein u druck hat. Die Kompensationsvorrichtung wird hierbei ans der Nullage, bei der beide Schallwege zwischen Empfängern und Ohren gleich lang Z, el sind, in der einen oder anderen Bewegun,-srichtung herausbewegt, je nachdem bei der Nullstellung Rechts- oder Linkseindruck auftrat. Dieser Bewegungsvorganc wird gleichzeitig benutzt, um einen in geeigneter Weise ausgebildeten Auswahlmechanismus zu' betätigen, der beim Übergang zur zweiten -Meßbasis diejenige Skala einschaltet, auf der das richtige Meßergebnis enthalten ist, und die übrigen nicht gültigen Skalen ausschaltet so daß ohne jegliche geistige Tätigkeitdie der Methorle anhaftende Zweideutigkeit behoben wirrl und nur die wirkliche Richtung abgelesen werden kann.With the devices that have hitherto been used for this purpose, one filmed as follows: One observes first with one base and compensates for the time difference by lengthening the sound paths between the first excited receiver and the ear, or by lengthening the sound path between the last received one 1 -, - shortened nipfänger and ear or both does z'leichzeitig until you 'Mittenein & Die has. The compensation device is moved out of the zero position, at which both sound paths between the receiver and ears are the same length Z, el, in one or the other direction of movement, depending on whether the impression was left or right at the zero position. This movement process is used at the same time to operate a suitably designed selection mechanism which, when transitioning to the second measurement base, switches on the scale on which the correct measurement result is contained and switches off the other invalid scales so that the Methorle's clinging ambiguity cleared up confused and only the real direction can be read.

Die Erfindung stellt nun ein verbessertes Auswahlverfahren dar. Es beruht auf der Erkenntnis, (laß bei Beobachtung mit der ersten Basis eine Kompensation der Schallwege gar nicht nötig ist, sondern daß die Entscheidung, wie die Auswahlder Skalen zu treffen ist, schon dadurch gegeben wird, daß bei der Nullstellung (ler Kompensationsvorrichtung ein Rechts- oder Linkseindruck auftritt.The invention now represents an improved selection method is based on the knowledge, (let a compensation with observation with the first basis the sound paths is not necessary at all, but that the decision, how the selection of the Scales is to be hit, is already given by the fact that at the zero position (ler Compensation device a right or left impression occurs.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, ,laß je nachdem, ob beim Abhören mit der ersten Basis bei der Nullstellung der Kompensationsvorrichtung ein Rechts- oder Linksein-Iruck auftritt, ein Auswahlmechanismus aus- oder eingeschaltet wird, so daß beim #1)ergang zur zweiten Basis selbsttätig nur diejenige Skala sichtbar wird, die eindeutig das richtige -.\leßresultat enthält. Die Betätigullg des Auswahlmechanismus -eschieht 21 e-, L, ohne Einstellung der Kompensationsvorricbttiiig durch einen besonderen Handgriff.The essence of the invention is, depending on whether a right or left pressure occurs when listening with the first base when the compensation device is zeroed, a selection mechanism is switched off or on so that when # 1) it goes to the second On the basis, only that scale is automatically visible that clearly contains the correct reading. The Betätigullg the selection mechanism -eschieht 21 e, L, without adjusting the Kompensationsvorricbttiiig by a special handle.

Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren liegt darin, daß Z, keine 7wangläufige Verbindung zwischen e# Kompensationapparat und Skalenblenden zu bestehen braucht, wodurch konstruktiv die Vorrichtung wesentlich einfacher wird. Ferner bleibt der Konipensationsapparat in der Nullstellung stehen, so daß man auch nach Unischaltung auf die zweite Basis sich sofort subjektiv richtig orientieren kann. Bei -Aein Auswahlmechanismus fällt jegliche zwangläufige Verbindung mit dern Kompensatioisapparat fort. Er wirrl z. B. durch einen Schalter o-ler Schieber betätigt, der zweckmäßig bei Rechtseindruck nach rechts, bei Linksein-druck Z-, nach - links zu drehen bzw. zu schieben ist und durch seine Gestalt die richtigen Skalen auswählt.The advantage of this process over the known processes is that Z, there need be no connection between 7wangläufige e # compensation apparatus and scales aperture, whereby the apparatus is structurally much simpler. Furthermore, the Konipensationsapparat remains in the zero position, so that you can immediately and subjectively correctly orientate yourself even after switching to the second base. With -A a selection mechanism, there is no inevitable connection with the compensation apparatus. He wirrl z. As actuated by a switch o-ler slide which expediently at right impression to the right, at Linksein pressure-Z-, for - the left or to rotate to push and selects by its shape the correct scale.

Bei clein Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind A, B und C drei elektrische Schallempfänger, von denen bei der 'Messun- stets ,gleichzeitig zwei eingeschaltet sin.,1, Hanilich entwe ler A und B oder A und C. A und B biLlen die Vorausbasis V, --1 und C die Seitenbasis S. A wird von der Batterie E', B bzw. C Voll der Batterie E, gespeist. Die Umschaltung von V nach S geschiehtdurchden Basisschalter D. E, mpfänger A wirkt vermittels rler Induktionsispule.T, auf das Telephon T, während B bzw. C über die Spule 1, auf das Telephon T, wirkt. Die beiden Telephone sind mit ihren Rückseiten an einem Schlitten F befestigt, der in einem Rohr oder Kanal G schalldicht gleiten kann und durch das Handrad H bewegt wirtcl. Der Kanal endet in den Ohrstücken 01 und 0,., die direkt oder vermittels eines Schlauches an (las linke 1)nv. redlite Ohr des Beobachters gehalten werden. Der vorn Telephon T, *kommende Schall kann also nur zum linken Ohr, der vorn TelephconT, kominenfle Schall nur zum rechten Ohr gelangen, d. li. der vom Empfänger,4 aufgenOmmene Schall wirkt auf (-las linke Ohr, der von B bzw. C aufgenommene Schall auf das rechte Ohr des Beobachters. Auf der Achse (-]es Handrades H, 4urch. welches der Telephonschlitten F, im Kanal G bewegt wird, sitzt eine Skalenscheibe K mit vier Skalen, die sich mitbewegt und die Gradzahlen für die Schallrichtungen trägt. Vor der ganzen Skala ist eine Deckplatte angebracht (in der Abbildung nicht gezeichnet), in der sich ein Fenster L befindet (in der Abbildung doppelt umranrIet), durch welches ein Teil der Skala zur Ahlesung sichtbar wirr]. Zwischen Skala und Deckplatte befinden sich zwei Blenden JI und die sich beim Drehen des Handrarles nicht mitbewegen. Die untere Blende ill be-Z, sitzt einen Einschnitt Pl und 7wei Ausschnitte P, und P.. Vermittels 4s Zeigercrriffes 0 kann sie in die Stellun-en »Rechts«, ,Links« oder 5>'-#litte« gedreht werden. In Stellung »Mitte« läßt sie das ganze Fenster L frei, während bei Stellung »Rechts« (der gezeichnete Fall) nur die beiden mittleren Skalen, bei Stellung »Links« nur die innere und äußere Skala i tii Fenster zu sehen ist. Die Blende X ist durch das Hehelgestänge t' mit .dem Basisschalter P verbunden und besitzt den Einschnitt P4 und den Ausschnitt P-. Ist die Vorausbasis eingeschaltet, so läßt diese Blende nur die heiden äußeren Skalen frei, während bei Einschaltung cler Seitenbasis nur die beiden inneren Skalen sichtbar sind.In the small embodiment according to Fig. 2, A, B and C are three electrical sound receivers, of which two are always switched on at the same time during the measurement, 1, Hanilich either A and B or A and C. A and B are the same Ahead base V, -1 and C the side base S. A is fed by the battery E ', B and C full of the battery E, respectively. The change over from V to S geschiehtdurchden basic switch D. E, mpfänger A acts by means rler Induktionsispule.T, the telephone T, while B and C through the coil 1 on the telephone T, acts. The backs of the two telephones are attached to a slide F, which can slide soundproof in a pipe or duct G and is moved by the handwheel H. The canal ends in the ear pieces 01 and 0,., Which are connected directly or by means of a tube to (read left 1) nv. redlite ear to be held by the observer. The sound coming in front of the telephone T, * can only reach the left ear, the sound coming in front of the telephone T, * can only reach the right ear, i. left the sound picked up by the receiver, 4 acts on (- the left ear, the sound picked up by B or C on the right ear of the observer. On the axis (-] of the handwheel H, 4 through which the telephone slide F, in the channel G is moved, there is a dial K with four scales, which moves with it and bears the degrees for the sound directions. In front of the whole scale there is a cover plate (not shown in the figure), in which there is a window L (double in the figure umranrIet) through which a part of the scale to Ahlesung visible confused]. intermediate scale and the cover plate are two diaphragm JI and which do not move together during rotation of the Handrarles. the lower aperture ill be-Z, sitting in an incision Pl and 7wei cutouts P , and P .. It can be turned into the positions "right", "left" or 5>'-# litte "by means of 4s pointer scrip 0. In position" middle "it leaves the whole window L free, while in position "Right" (the case shown) only the two middle scales, in the "Left" position only the inner and outer scale i tii window can be seen. The panel X is connected to the base switch P by the lever linkage t ' and has the incision P4 and the cutout P-. If the front base is switched on, this diaphragm leaves only the two outer scales free, while when the side base is switched on, only the two inner scales are visible.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Irgendeine Basis wird eingeschaltet und der Kompensator in seine Nullstellung gebracht, so (laß -die Schallwege T, 01 und T, 0, gleich lang sind. Die Blende JI steht aui »,Mitte«. Im Fen ster L erscheinen die besonders niarkierten GrarIzahlen o und i8o, wenn der Basiisschilter auf Vorausbasis, und go und 270, wenn der Basisschalter auf Seitenbasis steht. je nachrlein, ob man beim Abhören in dieser Einstellung einen Rechts- oder Linksrichtung--,eindruck hat, dreht man den Zeiger Q in Z, die Stellung »Rechts« oder »Links«. Dann schaltet man auf die andere Basis uni und dreht das 1-Iandrad, bis man Mitteneindruck hat. Im Fenster ist dann die Schaltrichtung eindeutig abzulesen.The mode of operation of the device is as follows: Any base is switched on and the compensator is brought to its zero position, so (let the sound paths T, 01 and T, 0, be of the same length. The diaphragm JI stands at ", middle". In the window The specially marked digits o and i8o appear when the base switch is on the advance basis, and go and 270 when the base switch is on the side basis, depending on whether one has a right or left direction impression when listening in this setting the pointer Q in Z, the position “right” or “left.” Then you switch to the other base uni and turn the 1-handwheel until you have an impression in the middle. The switching direction can then be clearly read in the window.

In (lern in Abb. 2 gezeichneten Falle ist ancr rien, daß der Schalldie Empfänger unt'enomi ter i 5o' trifft. Schaltet man zuerst die Vorausbasis ein, so werden die beiden äußeren Skalen (o und i8o) im Fenster sichtbar. -Man wird bei dieser Nullstellung einen Rechtseindruck haben und dreht den Zeiger Q infolgedessen in die Stellung »Rechts«. Da-durch wird die äußerste Skala (o') verdeckt und nur 18o' bleibt frei. Dann schaltet man auf Seitenbasis uni. Hierdurch wird die BlendeN betätigt, und es wind jetzt nur die dritte Skala (go'-), von außen gerechnet, sichtbar. Man wird auch mit dieser Basis einen Rechtseindruck haben und muß, um Mitteneindruck zu erhalten, das rechte Telephon vom rechten Ohr entfernen, Das geschieht durch Drehen iler Kompensationsvorrichtung, entgegen dein Uhrzeigersinne. Hat man Mitteneindruck, so ist im Fenster die Richtung (150') sichtbar.In the case shown in Fig. 2, it is noted that the sound hits the receiver below the antenna. If you first switch on the forward base, the two outer scales (o and 18o) become visible in the window will have a right-hand impression at this zero position and consequently turns the pointer Q to the "right" position. This covers the outermost scale (o ') and only 18o' remains free. Then you switch to uni on a page basis pressed, and now only the third scale (go'-), calculated from the outside, is visible. You will also have a right impression with this base and to get a middle impression you have to remove the right telephone from the right ear Turn the compensation device anti-clockwise, if you have a center impression, the direction (150 ') is visible in the window.

Die in Abb. :2 dargestellte Konstruktion stellt naturgemäß nur ein Ausführungsbeispiel dar. Man kann denselben Gedanken auch durch andersartige Konstruktion ver-%virklichen. Insonderheit ist es z. B. nicht notwendig, daß durch Drehen des Zeigers Q die Blende ill selbst bewegt wird. Man kann .durch diesen Handgriff auch eine Steuervorrichtung betätigen, in der Weise, daß die Blen-denschaltung selbst erst durch die Betätigung des Basisselialters bewirkt wird.The construction shown in Fig.: 2 naturally represents only one exemplary embodiment. The same idea can also be realized through a different construction. In particular, it is z. B. not necessary that the diaphragm ill is moved by turning the pointer Q itself. One can also operate a control device by means of this handle, in such a way that the shutter switch itself is only effected by the operation of the basic switch.

Falls bei der ersten Beobachtung kein eindeutiger Seiteneindruck erzielt wird, aus dein Grunde, weil die Schallquelle zu nahe der Mittenebene der zuerst benutzten Basis liegt, muß man die -Messung mit einer anderen Basis beginnen, bei der man eindeutige Seiteneindrücke hat. Die erste Messung wird zweckmäßig mit der Basis ausgeführt, die einen Ly roßen Seiteneindruck ergibt, während die genaue Bestinirnung der Richtung mit der Basis geschieht, die möglichst annähernd einen rechten Winkel mit den Schallstrahlen bildet, so daß bei gleicher Länge der Schallwege im Kompeilsationsapparat kein so starker Seiteneindruck auftritt wie bei der Beobachtung mit der ersten Basis. Es ist,dieses schon deshalb zweckmäßig, weil die Ablesung an der Skala in der mittleren Region genauer erfolgen kann als an den beiden Enden, wo die Teilstriche enger zusaminenliegen. In flein Falle, -wo die Schallstrahlen nahezu Linter 45' zu bei-den Basen einfallen, ist es naturgemäß gleichgültig, mit weicher Basis Z, t' man die Messung beginnt.If no clear side impression is obtained during the first observation, for your reason, because the sound source is too close to the center plane of the base used first, you have to start the measurement with another base with which you have clear side impressions. The first measurement is expediently carried out with the base, which gives a large side impression, while the exact determination of the direction takes place with the base, which forms as approximately a right angle as possible with the sound beams, so that with the same length of the sound paths in the Kompeilsationsapparat none so strong side impression occurs as when observing with the first base. This is useful because the reading on the scale can be more precise in the middle region than at the two ends, where the graduation marks are closer together. In the case where the sound rays almost fall 45 'to both bases, it is naturally of no consequence whether the measurement is started with a soft base Z, t'.

Es-ist ferner nicht nötig, den Zeiger Q zu Beginn der Messung auf »Mitte« zu stellen', er kann inder jeweiligen Lage, in der er gerade ist, stehen bleiben.Furthermore, it is not necessary to set the pointer Q to "center" at the beginning of the measurement; it can remain in the respective position in which it is currently.

Was im vorstehenden an Hand des Ausführungsbeispieles mit zwei Meßbasen. erläutert wurde, gilt natürlich sinngemäß auch für eine Anordnun- mit mehreren Meßbasen.What in the above on the basis of the embodiment with two measuring bases. has been explained, of course, applies accordingly to an arrangement with several measuring bases.

ZDZD

Claims

PATEN T-AN S PR-Ü C HE: i. Method for the unambiguous determination of the direction of sound waves according to small binaural hearing methods using several measuring bases that form an angle with one another and a mechanism that selects the correct scale, characterized in that when measuring with the first base, depending on the right or left impression, a Part of the, # £ tiswalilrnechanismus set and thereby a selection is made from several scales, which is then clearly limited to a scale by switching to the second measurement base.

2. Selection mechanism for; the 'method according to claim i, characterized (by a switch or slide: which must be rotated or pushed to the right when the impression is right, to the left when the impression is left. 3. Selection device for the method according to claim i, characterized by a diaphragm (M) to be set to the right, left or center, the incision (P,) of which leaves all four scales of a graduated disk connected to the compensation device free, while windows (P, or P ...) arranged to the side of the incision and the edge of the diaphragm in each case only leave the outermost and innermost or the two middle scales free.- 1. Selection device for the method according to claim 1, characterized in that in addition to the diaphragm according to claim 2, a further diaphragm (N) connected to the base switch is arranged whose incision . (P,) resp.

Window (P,) of the two scales selected by the first aperture (., II) leaves only one free.