DE4107298C2

DE4107298C2 - Akustischer Kugelstrahler erster Ordnung

Info

Publication number: DE4107298C2
Application number: DE19914107298
Authority: DE
Inventors: Werner E J Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2011-03-08
Also published as: DE4107298A1

Description

Die Erfindung betrifft einen akustischen Kugelstrahler 1. Ordnung, insbesondere zur Klangverbesserung einer Mehrwege-Lautsprecherbox, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Trotz aller Bemühungen der Fachwelt ist es bis heute nicht gelungen, ein Klangereignis natürlich bis in die höchsten Spitzen aufzuzeichnen und wiederzugeben. Verfälschungen finden ihre Ursache in den bei der Aufnahme eines Werkes eingesetzten Verstärkern, sonstigen Übertragungsgliedern und in der üblicherweise verwendeten Mehrspurtechnik. Dynamikbegrenzer, Rauschsperren, Analog-Digitalwandler oder Emphasis-Glieder leisten ihren Beitrag zur Verfälschung des Klangereignisses zwischen Aufnahmesituation und Abhörsituation.

Es wurde festgestellt, daß durch die dargestellten Maßnahmen ein Großteil der mit einem natürlichen Schallereignis gegebener Grundfrequenz gekoppelten Obertöne entweder phasenfalsch ist, fehlt oder überhaupt nicht vom Lautsprecher wiedergegeben werden kann.

Es besteht daher der Wunsch, dem abgestrahlten Schallereignis die durch die Übertragungs- und Aufnahmetechnik entnommenen Obertöne und Geräuschanteile wieder hinzuzusetzen. Hier sei bemerkt, daß beim Abspielen von Analog-Schallplatten in einer gewissen Abhängigkeit vom aufgezeichneten Schallereignis auftretende Rauschanteile durchaus einen positiven Effekt auf das vom Lautsprecher abgestrahlte Schallereignis haben. Bei der Abspielung von CD-Platten vermißt man häufig eine gewisse Wärme und Räumlichkeit.

Aus der Zeitschrift "Funkschau" 21, 1986, S. 46-50 ist es bekannt, in digitalen Audiosystemen zur Verbesserung des Nutz/Störsignalverhältnisses, den Einfluß von Granulargeräuschen durch Zumischung von weißem Rauschen unter Anwendung des Verdeckungseffektes zu verringern. Dieses Verfahren betrifft nur Störungen im Nutzfrequenzband.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen akustischen Kugelstrahler 1. Ordnung, insbesondere zur Klangverbesserung einer Mehrwege- Lautsprecherbox, anzugeben, mit dessen Hilfe aus dem Schallereignis selbst resultierende Geräuschanteile neu erzeugt und dem von einer Lautsprecherbox abgestrahlten Schallereignis hinzugefügt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Kugelstrahler empfängt die von einer Lautsprecherbox, insbesondere deren Hochtöner, abgestrahlten Frequenzen und erzeugt daraus Geräusche bis in den Ultraschallbereich. Diese Geräusche überlagern sich akustisch dem von der Lautsprecherbox abgestrahlten Schallereignis und verbessern damit die Natürlichkeit des Schallereignisses.

Da die erzeugte Geräuschenergie direkt proportional der von der Lautsprecherbox abgestrahlten Energie ist, wird das zusätzlich abgestrahlte Geräusch auch nicht als störend empfunden, da es in Pausen des Klangereignisses auch nicht auftritt. Da es nahezu vollständig durch das abgestrahlte Klangereignis überdeckt wird, kann es nicht unmittelbar wahrgenommen werden, sondern läßt sich akustisch nur dadurch feststellen, daß das Klangverhalten der verwendeten Lautsprechersysteme deutlich verbessert ist. Die abgestrahlten Bässe sind deutlich voluminöser, die Mitten präsenter und die Höhen klarer.

Für eine optimale Wirkung ist es erforderlich, den Kugelstrahler an speziell ausgewählten Orten in der Umgebung der Lautsprecherbox, insbesondere in der unmittelbaren Nähe des Hochtöners, einzuordnen. Der optimale Standort kann gehörmäßig erfaßt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Kugelstrahler sind zwei piezo-elektrische Scheiben im Inneren dieser Kugel vorgesehen. Ein von einer der Scheiben aufgenommenes Geräusch wird elektrisch gegenphasig auf die andere piezo- elektrische Scheibe übertragen und dadurch dem Grunde nach gegenphasig wieder abgestrahlt. Infolge der Laufzeitverschiebungen der piezo-elektrischen Scheiben kommt es zu erheblichen Phasenänderungen bis hin zu Frequenzverdoppelungen. Aus einem aufgenommen Klang entsteht ein Klanggemisch, das dem Schallfeld der Lautsprecherbox überlagert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kugelstrahler in Seitenansicht,

Fig. 2 einen entsprechenden Kugelstrahler in Aufsicht,

Fig. 3 eine Explosionsansicht eines Kugelstrahlers, und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Kugelstrahlers.

Die in Fig. 1 dargestellte Seitenansicht zeigt einen Kugelstrahler 1, der von einer äußeren Umhüllung aus einem Nylongewebe 2 umgeben ist. Durch eine Aussparung auf der Oberseite dieses Gewebes ragt eine akustische Linse 6. Der Kugelstrahler ist durch das Gewebe 2 mit einem Halter 3 in der Weise verbunden, daß der Kugelstrahler sich oberhalb einer relativ engen Öffnung des Halters 3 befindet. In der Öffnung des Halters 3 kann eine weitere akustische Linse angeordnet sein. Das Nylon gewebe 2 ist mit der Oberfläche des Kugelstrahlers 1 mittels eines Acetonklebers verklebt und vorzugsweise mit einem zusätz lichen Latex-Überzug 28 (s. Fig. 4) versehen. Außerdem kann auf der äußeren Oberfläche ein mittelharter Farbüberzug vorgesehen sein.

Der Kugelstrahler wird in der Nähe des Hochtöners einer Laut sprecherbox angeordnet. Seine geeignete Stellung in Bezug auf die Lautsprecherbox läßt sich am besten empirisch nach Gehör ermitteln.

Damit der Kugelstrahler 1 keine unmittelbare akustische Verbin dung mit der Lautsprecherbox hat, ist ein Standfuß 4 vorgese hen, an dem der Halter 3 über Haltedrähte 5 befestigt ist. Da durch ist der Halter 3 mit dem Kugelstrahler 1 akustisch von der Lautsprecherbox abgekoppelt. Der Halter 3 befindet sich wenige Millimeter oberhalb der Gehäuseoberfläche.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Strahler in Aufsicht. Es sind zwei Haltedrähte 5 und 7 zur Verbindung des Halters 3 mit dem Standfuß 4 vorgesehen, von denen der Haltedraht 7 gewellt ist, um Parallelwege zu vermeiden, die einen negativen aku stischen Einfluß haben könnten.

Fig. 3 zeigt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Der Kugelstrahler 1 besteht aus den Kugelhälften 8 und 9, die insbesondere aus Celluloid, ähnlich einem Tisch tennisball, bestehen. Im zusammengesetzten Zustand sind die beiden Hälften 8 und 9 über eine Eisessigverbindung miteinander verklebt und hermetisch abgeschlossen. Im Inneren des Kugel strahlers befinden sich zwei mit Abstand zueinander angeordnete Piezowandler 10 und 11, zwischen denen eine Schaumgummischeibe den notwendigen Abstand herstellt und eine Gegendruckfläche bildet. Die Anoden bzw. Kathoden der Piezowandler sind elek trisch miteinander über Drahtverbindungen 12 und 13 parallel geschaltet. An den Außenseiten der Piezowandler 10 und 11 sind jeweils Nadeln 15 bzw. 16, insbesondere Nickelnadeln, im rechten Winkel zur Oberfläche der Scheiben befestigt. Die äußeren Enden der Nadeln sind in der Oberfläche der Halbschalen 8 und 9 veran kert.

Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Nickelnadeln 15 und 16 durch die Halbschalen 8 und 9 um ein kurzes Stück hin durchragen. Sie sind mit den Halbschalen 8 und 9 sowie den Außen seiten der Piezowandler über Hartkleber 24-27 verklebt. An der Außenseite der Klebeverbindungen 26 und 27 der Nadeln mit den Halbschalen 8 und 9 sind akustische Linsen 6 und 7 aufgetragen, die insbesondere als glockenförmige Gießharzlinsen ausgebildet sind.

Die im Inneren des Kugelstrahlers angeordneten Piezowandler ent halten jeweils eine Kathode 20 bzw. 23 und Anoden 18 und 19 bzw. 21 und 22. Sämtliche Anoden sind über die Drahtverbindung 13 miteinander parallel geschaltet. Ebenfalls sind die Kathoden 20 und 23 über eine Drahtverbindung 12 parallel geschaltet. Zwischen beiden Piezowandlern befindet sich eine Schaumgummi scheibe 14.

Die Erfindung arbeitet wie folgt:

Bei Auftreffen eines Klangereignisses auf eine der Halbschalen 8 oder 9 wird über die Nickelnadeln 15 bzw. 16 das Klangereignis auf die Piezowandler 10 bzw. 11 übertragen. Die durch die Nickel nadel übertragene Bewegungsenergie wird durch den Piezowandler in eine elektrische Energie gewandelt und über die elektrischen Verbindungen 12 und 13 auf den jeweils anderen Piezowandler übertragen, der die elektrische Energie wieder in Bewegungsener gie umsetzt und über die andere Nadelverbindung auf die jeweils andere Halbschale überträgt und dort wieder abgestrahlt. Infol ge laufzeitbedingter Phasenverschiebungen innerhalb der Kristall systeme wird das übertragene Klangereignis in Verbindung mit der Gegenläufigkeit mit sehr komplexen Obertonmustern versehen. Ferner entstehen im Inneren des Kugelstrahlers Reflexionswellen an schallharten Oberflächen, so daß diese wiederum auf die Piezowandler Einfluß nehmen. Durch die vielfache Reflexion und Übertragung des auf den Kugelstrahler auftretenden Schallereig nisses entsteht eine Frequenzmodulation des auftretenden Schaller eignisses, so daß auch Frequenzverdoppelungen und Verviel fachungen auftreten. Im Ergebnis entsteht ein neues Geräusch aus dem auftretenden Klangereignis. Dieses überlagert sich dem aus der Lautsprecherbox austretenden Klangereignis, so daß ein insgesamt deutlich verbessertes Klangereignis resultiert.

Der Kugelstrahler ist vorzugsweise passiv. Es kann jedoch auch eine zusätzliche elektrische Ansteuerung der Piezokristalle, wie bei einem Hochtöner, durch Ultraschall oder ein anderes Signal erfolgen. Ferner ist es möglich, den Wandlern durch Zu führen einer Gleichspannung eine mechanische Vorspannung zu geben.

Bezugszeichenliste

1 Kugelstrahler
2 Gewebe
3 Halter
4 Standfuß
5 Haltedraht
6 akustische Linse
7 Haltedraht
8 Halbschale
9 Halbschale
10 Piezowandler
11 Piezowandler
12 elektrische Verbindung
13 elektrische Verbindung
14 Schaumstoff
15 Nadel
16 Nadel
17 akustische Linse
18-23 Piezokristalle
24-27 Klebestellen
28 Latex-Überzug

Claims

1. Akustischer Kugelstrahler 1. Ordnung, insbesondere zur Klangverbesserung einer Mehrwege-Lautsprecherbox, dadurch gekennzeichnet, daß der durch aufgenommene akustische Energie betriebene Kugelstrahler (1) als geschlossene dünnwandige Kugel ausgebildet ist, daß im Kugelinneren paarweise scheibenförmige Piezokristallwandler (10, 11) parallel zueinander angeordnet und elektrisch gegenphasig miteinander gekoppelt sind, und daß die äußeren Wandlerflächen jeweils rechtwinklig über eine mechanische Verbindung (15, 16) mit der Kugelwand verbunden sind.

2. Kugelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (11, 12) elektrisch Ultraschallsignale erzeugen.

3. Kugelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (1) in Tischtennisball-Größe ausgebildet ist.

4. Kugelstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler eine Celluloidwandung und eine Gewebeumhüllung (2) sowie eine äußere Lackierung aufweist.

5. Kugelstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler in der Öffnung eines Halters (3) befestigt ist, der akustisch entkoppelt mit einem Standfuß (4) verbunden ist.

6. Kugelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Verbindungen als Nadeln (15, 16) ausgebildet sind, die an ihrem einen Ende rechtwinklig an der jeweils äußeren Oberfläche eines Wandlers (10, 11) und an ihrem anderen Ende in akustisch linsenförmigen Überhöhungen (6, 17) der äußeren Strahleroberfläche verankert sind.

7. Kugelstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (10, 11) gegeneinander durch eine elastische Zwischenlage (14) akustisch entkoppelt sind.

8. Kugelstrahler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage aus Schaumgummi gebildet ist.

9. Kugelstrahler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler dem Hochtöner einer Mehrwege-Lautsprecherbox räumlich nahe zugeordnet ist.