DE4103613C2 - Stereomikrofon - Google Patents

Description

Stand der Technik

Stereomikrofone sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt - Darstellungen verschiedener Stereomikrofonver­ fahren, des sich hierbei ergebenden Stereo-Aufnahmebe­ reichs sowie der Richtcharakteristik des entsprechenden Monosignals lassen sich beispielsweise dem Bild 5/2 auf Seite 156 des "Handbuchs der Tonstudiotechnik", be­ arbeitet von Michael Dickreiter, 1979, K.G. Saur-Verlag KG München entnehmen. Auf diese Veröffentlichung wird hinsichtlich bekannter stereophonischer Aufnahmeverfahren allgemein verwiesen, auch mit Bezug auf weiter hinten noch angesprochene sogenannte Matrix-Systeme, die zur Umwandlung bestimmter Stereosignale üblich sind, so daß darauf nicht mehr in allen Einzelheiten eingegangen zu werden braucht.

Für intensitätsstereophone Aufnahmen werden stets mindestens zwei Mikrofone mit richtungsabhängiger Empfindlichkeit verwendet, die dicht nebeneinander angeordnet bzw. montiert sind.

So ist aus der US 4 206 324 beispielsweise eine Mikrofon­ anordnung mit drei Einzelmikrofonen bekannt, von denen eines in der Mitte angeordnet und nach vorn gerichtet ist, während die beiden anderen gegenüber dem mittleren symmetrisch zur Seite schwenkbar sind. Eine Anordnung mit drei Einzelmikrofonen, von denen eines nach vorne, die beiden anderen zur Seite gerichtet sind, ist des weiteren aus der US 4 466 117 bekannt. Aus der DE-AS 11 12 753 ist schließlich eine Mikrofonanordnung bekannt, die zwei gegeneinander verdrehbare Mikrofone enthält.

In diesem Zusammenhang unterscheidet man zwischen dem sogenannten MS-Stereophonieaufnahmeverfahren, welches sich als Abkürzung aus dem Begriff eines Mitte/Seite- Aufnahmesystems ableitet, und dem sogenannten XY-Mikro­ fonaufnahmeverfahren, bei welchem für den rechten und den linken Kanal jeweils ein Richtmikrofon bestimmter Charakteristik, wie beispielsweise Niere, Superniere u. dgl. benutzt wird.

Das aus der obenerwähnten US 4 206 324 bekannte Mikrofon­ aufnahmeverfahren stellt beispielsweise ein XY-Mikrofon­ aufnahmesystem dar, während die genannte US 4 466 117 ein MS-Mikrofonaufnahmeverfahren offenbart.

Im Fall des XY-Mikrofonverfahrens entsprechen die Ausgangssignale der beiden verwendeten Mikrofone direkt den Signalen für den linken und rechten Stereokanal.

Anders ist dies beim MS-Mikrofonverfahren, bei dem ein Mitte-Mikrofonsystem zusammen mit einem Seite-Mikrofonsy­ stem verwendet werden, wobei das Seite-System immer eine Acht ist, während das Mitte-System ein gerichtetes oder ein ungerichtetes Mikrofon sein kann. Allerdings kann das MS-Signal nicht direkt als Stereosignal benutzt werden, sondern muß erst über eine allgemein bekannte Matrix umgewandelt werden, wobei die Matrix aus dem MS-Signal ein Links/Rechts-Signal liefert, wie dies für stereophones Hören erfor­ derlich ist. Dabei bildet die Matrix die Summe bzw. Differenz des M-Signals und des S-Signals. Für solche Matrix-Schaltungen werden bevorzugt Übertrager, aber auch Allzweckverstärker eingesetzt, und zwar bevorzugt sofort in Form von Summen-Differenzübertragern oder auch entsprechend an ihren Eingängen verschalteten Verstärkern, die dann jeweils paarweise verwendet werden, wobei am Ausgang solcher Summen-Differenz- Bildner bei Ansteuerung mit einem Links/Rechts-Signal (LR) Signal abgenommen werden kann, während am Ausgang ein LR-Signal zur Verfügung steht, wenn die Ansteuerung mit einem MS-Signal erfolgt. Solche Matrix-Schaltungen werden auch bei bestimmten Ausführungsformen vorlie­ gender Erfindung eingesetzt; da diese jedoch für solche Signalumwandlungen in der Fachwelt hinreichend bekannt sind, braucht hierauf an dieser Stelle sowie in der folgenden Beschreibung nicht weiter eingegangen zu werden.

Grundsätzlich ist es immer erforderlich, aus einem MS-Signal ein Links/Rechts-Signal entsprechend dem XY-Signal zu erzeugen, wenn in Stereo abgehört werden soll, wobei es nur bei Monoaufnahmen genügt, das Seitensignal (S-Signal) wegzulassen, weil das Mitte- Signal (M-Signal) die Monoinformation allein liefert.

Da sich aber aus dem MS-Mikrofonverfahren über die Matrix ein XY-Signal ableiten läßt, gelten beide Verfahren als gleichwertig, wobei man allerdings dem MS-Mikrofonverfahren deshalb den Vorteil gibt, weil sich durch eine Veränderung des S-Anteils in der Matrix der Aufnahmewinkel durch elektrische Beein­ flussung verändern läßt. Dies ist auch der Grund, warum das MS-Mikrofonverfahren insbesondere bei Rund­ funkstudios und Reportagen besonders beliebt ist, eben weil eine gewisse Nachbearbeitung möglich ist.

Grundsätzlich läßt sich eine MS-Anordnung mit einem bestimmten Aufnahmewinkel über die Matrix zu einer XY-Anordnung mit exakt dem gleichen Aufnahmewinkel überführen. Dabei ist der Aufnahmewinkel der Winkel, unter dem sich bei der MS-Anordnung die Richtcharakte­ ristiken der beiden Systeme schneiden, also beide Mikrofone gleich empfindlich sind. Bei der XY-Anordnung ergibt sich der Aufnahmewinkel aus dem Winkel zwischen den Richtungen der minimalen Empfindlichkeit der Systeme.

Bei der Nachbearbeitung von mit dem MS-Mikrofonverfah­ ren aufgenommenen Signalen ergibt sich allerdings deshalb ein nachteiliges Problem, weil mit der (ge­ wünschten) Veränderung des Aufnahmewinkels auch die Richtcharakteristik des resultierenden Systems ver­ ändert wird. Werden also MS-Signale über eine Matrix auf XY-Signale umgewandelt, dann hat das resultieren­ de XY-System eine andere Richtcharakteristik als das ursprüngliche Mitte-System. Die allgemeine Formel für die Richtcharakteristik lautet dabei

mit

k = 0 Kugel
k = 1 Niere
k = 1,74 Superniere
k = 2,92 Hyperniere
k → ∞ Acht.

Die erwähnte Veränderung der Richtcharakteristik geht dabei immer in Richtung größerer k-Werte, was anders ausgedrückt bedeutet, daß die Richtcharakteri­ stik des resultierenden XY-Systems immer enger als die Richtcharakteristik des Mitte-Systems wird. Wird als Mitte-System z. B. eine Superniere benutzt, dann ergibt sich ohne Korrektur des S-Anteils nach der Matrix eine extreme Hyperniere mit einem Versatzwinkel von z. B. 58°.

Bei Vergrößerung des S-Anteils z. B. um 6 dB vergrö­ ßert sich der Versatzwinkel auf 73° (bei Verkleine­ rung des Aufnahmewinkels), wobei dann die Richtcharak­ teristik fast in eine Acht übergeht (mit Rückwärts­ dämpfung von ca. 3 dB). Dabei ist der Versatzwinkel der Winkel zwischen der Hauptachse des X- oder Y- Mikrofons und der 0°-Richtung, während der Aufnahme­ winkel der Winkel zwischen der 0°-Richtung und der Richtung geringster Empfindlichkeit ist, wie dies auch aus dem weiter vorn schon erwähnten "Handbuch der Tonstudiotechnik" entnommen werden kann. Man ist also mit der resultierenden Richtcharakteristik mehr oder weniger festgelegt und kann bei gegebenem Mitte-System bei der Umwandlung der Signale über die Matrix entweder den resultierenden Versatzwinkel oder die resultierende Richtcharakteristik innerhalb bestimmter Grenzen wählen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus dieser Zwangslage bei der Nachbearbeitung der Signale heraus­ zukommen und ein Stereomikrofonsystem zu schaffen, bei dem der resultierende Versatzwinkel unabhängig von der resultierenden Richtcharakteristik frei gewählt werden kann.

Lösung der Aufgabe

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß sowohl Versatzwinkel als auch Richtcharakteristik eines resultierenden XY-Systems in weiten Bereichen frei gewählt werden können, und zwar durch eine vor­ hergehende entsprechende Wahl der mechanischen Aus­ richtung der beiden vorgesehenen Seitensysteme zu einem im gleichen Gehäuse angeordneten Mittensystem, wobei die Seitensysteme im Bereich zwischen der Haupt­ achse des Mittensystems bis rechtwinklig dazu ver­ schwenkt werden können.

Auf diese Weise ist es durch geeignete Wahl von me­ chanischem Versatzwinkel und entsprechender Einstel­ lung der Matrix möglich, durch eine nachfolgende (doppelte) Matrizierung beispielsweise bei einem resultierenden Versatzwinkel von 45° als resultieren­ de Richtcharakteristik eine Niere oder auch eine Hyperniere zu erhalten.

Mit anderen Worten, beginnt man entsprechend vorlie­ gender Erfindung unter Zugrundelegung eines anfängli­ chen XY-Mikrofonverfahrens mit einer unter 45° nach links und rechts stehenden Niere, dann kann man über eine (übliche) Matrix ein stereophonisches MS-Signal herstellen, dieses dann entsprechend beispielsweise mittels einer Bandmaschine aufnehmen oder in gewünsch­ ter geeigneter Weise bearbeiten und anschließend über eine Matrix wieder auf XY gehen, so daß sich ein vernünftiges Links/Rechts-Signal ergibt. Auch wenn man hier eine Variation des Winkels beispiels­ weise zwischen 30 und 60° vornimmt, ergibt sich dennoch eine sehr viel geringere entsprechende Veränderung der Richtcharakteristik.

Sieht man also in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Grundkonzeption in einer Ausgestaltung der Erfindung der Mikrofonanordnung eine doppelte nachgeschaltete Matrix vor, dann wird man durch die beiden Matrizes von der resultierenden Richtcharakteristik unabhängig.

Der Erfindung gelingt also eine Problemlösung dann, wenn man beispielsweise eine MS-Aufnahme hat und bei dieser versucht, den Seitenanteil (= Matrixfaktor) zu variieren. Dies führt sonst normalerweise zu einer entsprechenden Veränderung des Aufnahmewinkels bzw. der Richtcharakteristik des resultierenden Systems (resultierende Richtcharakteristik), so daß man auf eine bestimmte Richtung festgelegt wird.

Im Gegensatz dazu ermöglicht es die Erfindung, sowohl zu einem echten MS-Stereophoniesignal zu gelangen als auch unter Zugrundelegung der Doppelmatrix nach­ träglich den Aufnahmewinkel zu korrigieren.

In gleicher Weise ist es durch die mechanische Ver­ stellung der Seitensysteme möglich, für Monoaufnahmen bzw. MS-Aufnahmen die Richtcharakteristik des M-Signals in einem weiten Bereich zu verändern.

Dabei können die vorgesehenen drei Einzelsysteme die gleiche Richtcharakteristik, beispielsweise als Niere besitzen. Es ist auch möglich, für das Mitte-Sy­ stem eine andere Richtcharakteristik als für die beiden Seitensysteme zu verwenden. Diese sollten allerdings vorzugsweise gleich sein.

Die doppelte Matrix kann als separate Baugruppe vom Mikrofongehäuse auch abgesetzt sein.

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung eines Mehr­ fach-Umschalters, der in seiner einen Position (MS) die Seitensysteme bei Invertierung eines der Signale gegeneinander schaltet und einem nachgeschalteten Verstärker zuführt, während das Mittensignal auf einen anderen Verstärker gelangt, der in seiner anderen Position (XY) das Mitte- System abschaltet und die beiden Seitensysteme unab­ hängig voneinander auf die Eingänge der nachgeschalte­ ten beiden Verstärker legt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines kombinierten MS- XY-Stereomikrofons

Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform des mechanischen Aufbaus des erfindungsgemäßen Stereomikrofons mit drei Mikrofonsystemen in einem Gehäuse mit abschwenkbaren Seitensystemen und

Fig. 3 in detaillierter Darstellung eine Ausfüh­ rungsform eines Schaltbildes des erfindungsge­ mäßen Stereo-Kondensatormikrofons.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, in einem gemeinsamen Mikrofongehäuse drei unterschied­ liche Mikrofonsysteme als Mitte-System mit zwei gegen­ über diesem vorzugsweise um gemeinsame Winkel ver­ schwenkbaren Seitensystemen zu bilden und die Ausgänge der drei Einzelsysteme über einen Umschalter zu führen, so daß wahlweise mit einem echten MS-Mikrofonverfah­ ren oder einem echten XY-Mikrofonverfahren gearbeitet werden kann und hierbei gleichzeitig bei Zugrunde­ legung einer doppelten Matrix eine weitgehende Be­ freiung der resultierenden Richtcharakteristik von dem resultierenden Versatzwinkel möglich ist.

In Fig. 1 sind die vorgesehenen drei Mikrofonsysteme lediglich schematisch dargestellt und mit M für das Mitte-System, R für das rechte Seitenmikrofon und L für das linke Seitenmikrofon bezeichnet. Die Mikro­ fonsysteme sind in einem gemeinsamen Gehäuse so einge­ baut, wie weiter unten noch anhand der Darstellung der Fig. 2 erläutert wird.

Die Ausgänge der drei Mikrofonsysteme M, R und L sind über einen gemeinsamen Umschalter US mit den Eingängen E_R eines schematisiert angedeuteten Verstär­ kers V_R für den rechten Kanal sowie E_L eines Verstär­ kers V_L für den linken Kanal geführt, an dessen Aus­ gängen dann entweder, und zwar je nach Stellung der Einzelschalter des gemeinsamen Umschalters US entweder ein stereophonisches Rechts/Links-Signal oder ein MS-Signal auftritt.

Der Umschalter US umfaßt drei Einzelumschalter US1, US2 und US3, wobei die in Fig. 1 durchgezogenen Schalt­ positionen dem XY-Mikrofonverfahren entsprechen, während in der anderen Schaltstellung von dem MS-Mikro­ fonverfahren Gebrauch gemacht wird.

Bei dem XY-Mikrofonverfahren in der dargestellten Schaltstellung der Einzelumschalter US1, US2 und US3 ist das rechte Seitenmikrofon R auf den Eingang ER des rechten Kanalverstärkers V_R durchgeschaltet; das gleiche trifft sinngemäß für das linke Seitenmikro­ fon L zu, während das Mitte-System abgeschaltet ist.

Befinden sich die Umschalter US1, US2 und US3 in der anderen Schaltposition, dann liegt der Ausgang des Mitte-Systems über den Einzelumschalter US1 am Eingang des oberen Verstärkers V_R, so daß an dessen Ausgang das in Klammern gesetzte Signal M auftritt, während die beiden Seitenmikrofone über der Entkopp­ lung dienende Widerstände R_R und R_L mit ihren Aus­ gängen verbunden und der Verbindungspunkt gleichzeitig auf den Eingang des unteren Verstärkers V_L gelegt ist, so daß sich an dessen Ausgang das Seitensignal S beim MS-Mikrofonverfahren ergibt. Man erkennt, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem linken Seitenmikrofon L noch ein Inverter zu 180° Phasendrehung nachgeschaltet ist, was zur Differenzbil­ dung beim Gegeneinanderschalten der Mikrofonsignale erforderlich ist.

Dabei ist der mechanische Aufbau entsprechend Fig. 2 so getroffen, daß in einem gemeinsamen Gehäuse G die drei Mikrofonsysteme M, R, L montiert sind, und zwar in einem mittleren Gehäuseteil G1 das Mitte-Mikro­ fonsystem und entsprechend in zwei am mittleren Ge­ häuseteil G1 schwenkbar befestigten Gehäuseseitentei­ len G2 und G3 die beiden anderen Mikrofonsysteme L und R. Das Mitte-Mikrofonsystem M ist dabei fest in Richtung der Hauptachse des resultierenden Stereo­ mikrofons montiert, während die beiden Seiten-Mikro­ fonsysteme so angeordnet sind, daß sie in einem vorge­ gebenen Bereich zwischen der Hauptachse (Aufnahmerich­ tung) des Stereomikrofons bis rechtwinklig dazu ver­ schwenkt werden können. Mit anderen Worten: die beiden Seitenmikrofonsysteme R und L können in ihren sie aufnehmenden Gehäusen G2 und G3 durch die Gehäusever­ drehung zum mittleren Teilgehäuse so verschwenkt werden, daß sie entweder mit diesem in einer Ebene liegen oder nach rückwärts bis in die gestrichelte Position abgeklappt sind.

Dabei können die beiden schwenkbaren Systeme aufgrund der weiter vorn schon angegebenen elektrischen Be­ schaltung entweder als XY-System benutzt werden oder sie können gegeneinandergeschaltet beispielsweise ein Achter-System ergeben, welches mit dem festen Mitte-System als MS-Anordnung arbeitet. Als Ausgangs­ signal einer solchen Stereomikrofonanordnung ergibt sich dann entweder ein MS-Signal oder XY-Signal und in Verbindung mit einer doppelten Matrix die weitgehende Unabhängigkeit der resultierenden Richt­ charakteristik von dem resultierenden Versatzwinkel.

Der Detaildarstellung der Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß den Mikrofonsystemen M, R und L zunächst ein erster Vorverstärker Vv nachgeschaltet ist, dessen Ausgänge in der weiter vorn schon erläuterten Weise über die Einzelumschalter US1, US2 und US3 jeweils wahlweise mit den nachgeschalteten Verstärkern für rechten und linken Kanal verbunden werden können, die in Fig. 3 als integrierte Schaltungsblöcke mit einer größeren Anzahl von Eingangs- und Ausgangsan­ schlüssen dargestellt sind, so daß noch entsprechende, äußere Beschaltungen, wie gezeigt, realisiert werden können.

Bemerkenswert ist bei der Schaltung der Fig. 3 noch, daß ein weiterer, Polarisationsspannungen von bei­ spielsweise +48 Volt bzw. -48 Volt den Mikrofonsyste­ men zuführender Schaltungsblock Bp vorgesehen ist, dem ein weiterer Einzelumschalter US4 nachgeschaltet ist. Dieser Einzelumschalter US4 ist so ausgebildet, daß in der einen Schaltposition (XY) beiden Seiten­ mikrofonen die gleiche Polarisationsspannung von in diesem Falle +48 Volt zugeführt wird, während in der anderen Schaltposition, die in Fig. 3 lediglich gestrichelt dargestellt ist und die der Umschaltung auf das MS-Mikrofonverfahren dient, einem der Seiten­ mikrofone die invertierte Polarisationsspannung von -48 Volt zugeführt wird; dies ersetzt bei einem Real­ mikrofon die in Fig. 1 erwähnte Anordnung eines diesem nachgeschalteten Inverters zur Phasendrehung.

Claims (8)

1. Stereomikrofon zum wahlweisen Einsatz sowohl als echtes Mitte/Seitenmikrofon als - auch als echtes XY- Mikrofon, mit

• a) einem Gehäuse (G) bestehend aus
  • - einem mittleren Gehäuseteil (G1) und
  • - zwei seitlich an dem mittleren Gehäuseteil (G1) angesetzten und gegenüber diesem ver­ schwenkbaren seitlichen Gehäuseteilen (G2 G3),
• b) drei Mikrofonsystemen (M, L, R) wovon
  • - ein Mittenmikrofonsystem (M) in dem mitt­ leren Gehäuseteil (G1) und
  • - zwei Seiten-Mikrofonsysteme (L, R) in den seitlichen Gehäuseteilen (G2, G3) angeord­ net sind und
• c) einem Umschalter (US), der mit den Ausgängen der drei Mikrofonsysteme (M, L, R) verbunden ist, und der
  • - in einer ersten Position (XV-Mikrofonauf­ nahme) die beiden Seitenmikrofone (L, R) mit nachgeschalteten Verstärkern (V_L, V_R) für den linken und den rechten Kanal ver­ bindet und das Mitten-Mikrofonsystem (M) abschaltet und
  • - in einer zweiten Position (MS-Mikrofon­ aufnahme) die beiden Seitenmikrofone (L, R) gegensinnig zusammenschaltet und deren Verbindungspunkt mit einem der Verstärker verbindet und das Mittenmikrofonsystem (M) mit dem anderen Verstärker verbindet.

2. Stereomikrofon nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß den wahlweise Rechts/Links- Signal oder MS-Signal führenden Ausgängen der beiden Verstärker (V_R, V_L) eine doppelte Ma­ trix nachgeschaltet ist derart, daß ein mit einem vorgegebenen Verschwenkwinkel der bei­ den Seitensysteme aufgenommenes XY-Signal in ein nachbearbeitbares MS-Signal und aus die­ sem bei weitgehender Unabhängigkeit der re­ sultierenden Richtcharakteristik von dem resultierenden Versatzwinkel in ein XY-Signal rückwandelbar ist.

3. Stereomikrofon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ein Seitenmikro­ fonsystem (RL) aufnehmenden Gehäuseseitenteile (G2, G3) über Schwenklager am stationären mittle­ ren Gehäuseteil (G1) mit dem Mitte-System gela­ gert sind zur beliebigen Winkelverschwenkung ge­ genüber der Mikrofonhauptachse.

4. Stereomikrofon nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von den beiden Gehäuseseitentei­ len durchgeführten Verschwenkbewegungen miteinan­ der verkoppelt sind derart, daß von den Gehäuse­ seitenteilen nur gleiche Verschwenkwinkel gegen­ über dem mittleren Gehäuseteil eingenommen werden können.

5. Stereomikrofon nach einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß alle drei Einzelmikro­ fonsysteme (M, R, L) die gleiche Richtcharakteri­ stik (Niere, Superniere . . . ) aufweisen.

6. Stereomikrofon nach einem der Ansprüche 1-5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Seitensysteme gleich sind.

7. Stereomikrofon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelte Matrix außerhalb des Gehäuses (G) angeordnet ist.

8. Stereomikrofon nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stereomikrofon ein Stereokondensatormikrofon ist.