DE69526666T2

DE69526666T2 - Globales schallmikrofonsystem

Info

Publication number: DE69526666T2
Application number: DE69526666T
Authority: DE
Inventors: Mike Godfrey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: EP0789980A1; JPH10507892A; US5778083A; AU3739195A; CA2204004E; AU755908B2; USRE38350E1; DK0789980T3; DE69526666D1; EP0789980B1; CA2204004C; WO1996013958A1; JP3529787B2; CA2204004A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Mikrophonsysteme und insbesondere auf Globalschall-Mikrophonsysteme, die tragbar sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es gibt mehrere bestehende "Surround-Sound"-Systeme, die digitale oder analoge Geräte verwenden, um Schall aufzuzeichnen und wiederzugeben. Das Ziel solcher Systeme ist, die Geräuschumgebung wiederherzustellen. Um eine Geräuschumgebung wiederherzustellen, muß das Surround-Sound-System entsprechend einem Wahrnehmungsvermögen des menschlichen Gehirns konfiguriert sein, um in allen drei Dimensionen zu ermitteln, wo ein gegebenes Geräusch herkommt. Das Ohr hat zwei unabhängige Funktionen, eine zum Hören (auditiv), und die andere zum Erfassen der Bewegung des Zuhörers oder eines Objekts im Raum, das vom Zuhörer identifiziert wird (vestibulär). Die realistische Schallerzeugung muß dem Zuhörer sowohl ein vestibuläres Gefühl als auch eine auditive Funktion geben, weshalb die Bewegung des Zuhörers oder des Objekts im Raum, das vom Zuhörer identifiziert wird, für die Wahrnehmung der Realität wichtig ist. Das Gehirn ist fähig, kleine Differenzen in der Lautstärke und im Zeitablauf von Schallwellen zu erkennen, wenn sie das linke und das rechte Ohr erreichen, um somit eine Schallquelle im Raum exakt zu lokalisieren und diese zu verfolgen.
Im Stand der Technik sind Systeme bekannt, die diese Tatsache ausnützen. Ein Beispiel ist das binaurale System, das zwei Audiokanäle verwendet, um Schall aufzuzeichnen. Das binaurale System ist fähig, hervorragende Ergebnisse zu erreichen, jedoch muß der Zuhörer Kopfhörer tragen, um den Surround-Sound-Effekt wahrzunehmen. Andernfalls ist die Wiedergabe äquivalent zu einer herkömmlichen zweidimensionalen Stereoaufzeichnung.
Außerdem wurden Quadrophonie-Schallsysteme entwickelt. Solche Systeme verwenden vier Audiokanäle in einen "Doppelstereo"-Muster, um einen realistischeren Lokalisierungseffekt für den Zuhörer zu schaffen. Dieses Format hat wegen der Tatsache, das nicht genug Material verfügbar war, das mit vier Kanälen aufgezeichnet wurde, keine allgemeine Akzeptanz erreicht, obwohl es für den Endverbraucher gedacht war. Ein spezielles Mikrophon, das Caldrec- Schallfeld wurde entwickelt, um unter Verwendung von vier Mikrophonmembranen und vier Kanälen quadrophonisch aufzuzeichnen. Die Membranen können einen spezifischen Kanal elektronisch "heranholen". Die Beschränkung dieses Prozesses besteht darin, das das Mikrophon stationär bleiben muß, damit die Signalpegel, die an den Mikrophonmembranen empfangen werden, gleichmäßig bleiben; ferner weist er nur vier Kanäle auf.
Inzwischen sind Mehrkanal-Surround-Sound-Audiosysteme auf dem professionellen Audiomarkt weit verbreitet. Sie sind nun in den großen Filmtheatern weltweit nahezu Standard. Die Technologie wird ferner auch im Endverbraucher-Audiomarkt immer üblicher. Das öffentliche Filmtheater und das private Wohnzimmer sind nun Orte, an denen eine realistische, natürliche Schallumgebung erzeugt werden kann.
Eine typische Surround-Sound-Umgebung umfaßt fünf bis zehn Lautsprecher, die in mehreren unterschiedlichen Konfigurationen um einen Raum herum plaziert sind. In einem Filmtheater z. B. können drei Lautsprecher hinter der Projektionsleinwand angeordnet sein (links-mittig, mittig und rechts-mittig), während zwei Lautsprecher an den Seiten des Raums (links und rechts) und zwei Lautsprecher an der Rückseite des Raums (links-surround und rechtssurrond) angeordnet sein können. Jedem dieser Lautsprecher ist sein eigener spezifischer Kanal zugeordnet. Während der Aufzeichnung der echten Schallquellen für Surround-Sound-Anwendungen sind die Mikrophone an einer stationären Position näherungsweise an dem Ort angeordnet, an dem der Schall durch den übereinstimmenden Monitor-Lautsprecher des Surround- Sound-Systems gehört wird. Diese Technik funktioniert nur dann gut, wenn die Perspektive des Zuhörers/Zuschauers in Relation zum Schall als stationär angenommen wird. Folglich muß die Zuhörerposition, wahrgenommen oder wirklich, stationär bleiben und kann sich nicht bezüglich des Schalls bewegen. Ein Beispiel für diese Situation tritt ein, wenn sich eine Kamera bewegt oder durch eine Szene, wie z. B. einen Urwald oder eine Straße in der Stadt, auf ein Objekt schwenkt, auf das der Zuhörer seine Aufmerksamkeit richtet, und der Surround-Schall dies begleiten soll.
Ein Beispiel eines Mehrfach-Mikrophonsystems ist zu finden in DE- U-92 15 532, die eine kreisförmige Anordnung von vier Mikrophonen zeigt, die an den Haupthimmelsrichtungen angeordnet sind und in einer horizontalen Ebene auf einem vertikalen Schaft montiert sind und mit diesem drehbar sind.
Im Aufnahmestudio während der endgültigen Abmischung der Tonspur unter Verwendung spezieller Multikanal-Signalprozessoren kann ein Tontechniker irgendein aufgezeichnetes Signal nehmen und schallmäßig dieses Signal zwischen einer beliebigen Anzahl von Kanälen oder Lautsprechern im System bewegen und somit die Illusion erzeugen, daß sich das Geräusch wirklich von einem Teil der Zuhörerumgebung zu einem anderen bewegt. Obwohl dies als ein interessanter Effekt erscheint, ist dies durch einen Prozessor manipuliert worden und nicht natürlich, obwohl es so erscheinen mag.
Es ist daher ein Global-Mikrophonsystem wünschenswert, das verwendet werden kann, um "Surround-Schall" wiederzugeben, und das keine Kopfhörer erfordert, das nicht stationär bleiben muß, und das fähig ist, den Effekt der Bewegung und der exakten spezifischen auditiven Lokalisation des Objekts in der Bewegung ohne Verwendung des Mischprozesses zu erzeugen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Typ von Mikrophonsystem zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrophonsystem geschaffen, das die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Merkmale der Ansprüche 2-12 definiert. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Kamera mit einem Mikrophonsystem gemäß der Erfindung geschaffen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind, daß ein tragbares System geschaffen wird, das mehrere Geräusche wie aufgezeichnet wirklichkeitsgetreu wiedergibt, und das eine Aufzeichnung erlaubt, während das Objekt/System in Bewegung ist.
Ein Vorteil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, daß der aufgezeichnete Schall "abgerundet" ist. Ein weiterer Vorteil einer Ausführungsform der Erfindung ist, das das Mikrophonsystem tragbar ist.
Ein Vorteil einer Ausführungsform der Erfindung ist, das das Mikrophonsystem in Verbindung mit einer Kamera verwendet werden kann, um holographische Schallergebnisse zu erreichen.

KURZBESCHEIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es folgt eine genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen, worin:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht ist, die das Global-Mikrophonsystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht ist, die das Global-Mikrophonsystem der Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht ist, die die Operation des Global-Mikrophonsystems der Fig. 1 zeigt; und
Fig. 4 eine schematische Draufsicht ist, die die Wiedergabe einer Aufzeichnung zeigt, die mit dem Global-Mikrophonsystem der Fig. 1 gemacht worden ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Fig. 1 ist in einer schematischen Draufsicht ein Global-Mikrophonsystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Global-Mikrophonsystem enthält einen Rahmen 10. Wie die Draufsicht der Fig. 1 zeigt, besitzt der Rahmen 10 einen im wesentlichen ovalen Umriß und ist im Querschnitt eine abgeflachte Kugel. Am Rahmen 10 sind Mikrophone 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 montiert, so daß deren Membranen vom Rahmen 10 nach außen gerichtet sind. Die Mikrophone 12-26 weisen jeweils ein hyberkardioidförmiges Aufnahmemuster auf. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Rahmen 10 im wesentlichen fußballförmig, wobei die Mikrophone 12-26 am Umfang des Rahmens montiert sind. Wie für Fachleute offensichtlich ist, ist eine beliebige Kombination von Rahmenform und Mikrophonanordnung geeignet, die eine nicht-kreisförmige, im wesentlichen elliptische Anordnung der Mikrophone 12-26 ergibt.
Das Global-Mikrophonsystem der bevorzugten Ausführungsform, das in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein Mikrophon 28 auf, das mittig auf der Oberseite des Rahmens 10 montiert ist. Das Mikrophon 28 weist ein halbkugelförmiges Aufnahmemuster auf, das vom Rahmen 10 ausgehend nach oben gerichtet ist.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Seitenansicht das Global-Mikrophonsystem der bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Fig. 2 zeigt die seitliche Ausrichtung der Mikrophone 12, 26, 24, 22, 20 und 28. Ein zweites Mikrophon 30 mit halbkugelförmigem Aufnahmemuster ist, wie gezeigt, im mittleren unteren Abschnitt des Rahmens 10 montiert. Das halbkugelförmige Aufnahmemuster des Mikrophons 30 ist ausgehend vom Rahmen 10 nach unten gerichtet. Der Rahmen 10 besitzt einen Handgriff 32, der im unteren hinteren Quadranten des Rahmens 10 angeordnet ist.
In Fig. 3 ist das Global-Mikrophonsystem der bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Fig. 3 zeigt die Operation des Global- Mikrophonsystems. Der Rahmen 10 ist mit den Mikrophonen 12-26 gezeigt. Das Mikrophon 12 ist mit dem zugehörigen Aufnahmemuster 42 gezeigt, wobei die Mikrophone 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 jeweils mit den zugehörigen Aufnahmemustern 44, 46, 48, 50, 52, 54 und 56 gezeigt sind. Fig. 3 zeigt einen Vogel 58, der sich längs der Linie 60 bewegt.
In Fig. 4 ist in einer schematischen Draufsicht die Operation der Wiedergabe einer Aufzeichnung gezeigt, die mit dem Global-Mikrophonsystem der bevorzugten Ausführungsform gemacht worden ist. Ein Zuhörerraum oder ein Filmtheater 70 enthält einen Zuhörer 72. Am Umfang des Filmtheaters 70 sind Lautsprecher 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94 und 96 angeordnet. Jeder der Lautsprecher 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94 und 96 weist ein entsprechendes auditives Muster 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116 auf.
Im Betrieb kann das Global-Mikrophonsystem der Fig. 1 unter Verwendung des Handgriffes 32, wie in Fig. 2 gezeigt, in der Hand gehalten werden und in der Nähe eines aufzuzeichnenden Geräusches plaziert werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils, wie das Global-Mikrophonsystem der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden kann, um ein bewegtes Objekt, wie z. B. einen Vogel, aufzuzeichnen und wiederzugeben.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sendet der Vogel 58 ein Geräusch 62 aus. Das Geräusch 62 befindet sich innerhalb des linearen Aufnahmemusters 56 des Mikrophons 26 und wird daher vom Mikrophon 26 registriert. Da das Geräusch 62 sich nicht im jeweiligen linearen Aufnahmemuster der Mikrophone 12-24 befindet, wird das Geräusch 62 von diesen anderen Mikrophonen in keinem nennenswerten Maß aufgezeichnet. Es sei angenommen, daß der Vogel sich über der Ebene des Rahmens 10 befindet, wobei das Mikrophon 28 das Geräusch 62 aufzeichnet, ebenso wie das Mikrophon 26, aufgrund des halbkugelförmigen Aufnahmemusters des Mikrophons 28. Wenn der Vogel längs der Linie 60 fliegt, können andere Geräusche des Vogels der Reihe nach von den Mikrophonen 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12 aufgenommen werden.
Bei einer Option kann jedes der am Rahmen 10 montierten Mikrophone mit einem einzelnen Kanal eines Mehrkanal-Digitalmischers verbunden sein, der seinerseits mit einem Kanal einer Mehrkanal-Digitalaufzeichnungsvorrichtung verbunden ist.
Bei der Wiedergabe des Geräusches, das wie oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben aufgezeichnet worden ist, im Filmtheater 70 der Fig. 4 werden die jeweiligen Kanäle der Tonaufzeichnung, die den Mikrophonen 12-26 zugeordnet sind, einzeln über die entsprechenden Lautsprecher 82-96 wiedergegeben. Im Beispiel der Fig. 4 gibt es keine separaten Lautsprecher, die den Kanälen des aufgezeichneten Geräusches von den Mikrophonen 28 oder 30 zugeordnet sind. Diese Kanäle können entweder bei der Tonwiedergabe der Fig. 4 ignoriert werden, oder können mit anderen von den Mikrophonen 12-26 aufgezeichneten Kanälen gemischt werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird der Flug des Vogels 58, der in Fig. 3 gezeigt ist, für den Zuhörer 72 wiedergegeben. Das Geräusch 62 wird wie gezeigt vom Lautsprecher 96 als ein Geräusch 118 wiedergegeben, das im auditiven Muster 116 des Lautsprechers 96 enthalten ist. Der Lautsprecher 96 gibt die Eingabe in das Mikrophon 26 wie aufgezeichnet auf dem individuellen Kanal der Mehrkanal-Aufzeichnungsvorrichtung wieder, der dem Mikrophon 26 zugeordnet ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, nimmt der Zuhörer die dem Flug des Vogels längs des Weges 60 entsprechenden Geräusche, wie in Fig. 3 gezeigt, so wahr, wie durch die Linie 120 in Fig. 4 gezeigt ist. Jedes der Mikrophonaufnahmemuster 42-56 wird von den Lautsprecher-Auditivmustern 102-116 wiederhergestellt. Es ist klar, daß die Surround-Sound-Aufzeichnung, die gezeigt und oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben worden ist, dem Zuhörer 72 eine natürliche Wiederherstellung der ursprünglichen Geräuschquelle bietet, um eine natürliche Geräuschumgebung in Echtzeit-Genauigkeit zu schaffen.
Wie aus der obigen Beschreibung ferner deutlich wird, erlaubt die Tatsache, daß das Globalschall-Mikrophonsystem unter Verwendung des in Fig. 2 gezeigten Handgriffes 32 in der Hand gehalten werden kann oder auf einer Kamera montiert werden kann, daß der Effekt der Bewegung des Mikrophonsystems für den Zuhörer in z. B. einem Filmtheater 70 erzeugt werden kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Dies erzeugt den auditiven vestibulären Effekt des Zuhörers, der sich mit dem Standpunkt einer Kamera "bewegt", wenn sich eine Kamera durch eine Szene bewegt. Dies dient dazu, die realistische Wirkung für den Zuhörer 72 zu erhöhen.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wirkung des Systems am stärksten, wenn die Aufnahmemuster 42-56 der Mikrophone 12-26 jeweils ein sehr lineares hyperkardioidförmiges Aufnahmemuster sind. Dies ergibt eine gute Trennung zwischen den jeweiligen Mikrophonen und somit den jeweiligen Kanälen in einer Mehrkanal-Aufzeichnungsvorrichtung.
Mehrkanal-Surround-Sound-Systeme, die in Gebrauch sind, weisen unterschiedliche Lautsprecheranordnung-Konfigurationen innerhalb der Zuhörerumgebung auf. Ein umschaltbares Muster zwischen den unterschiedlichen Mikrophonmembranen 12-26 und 28, 30 ist vorgesehen, um die unterschiedlichen Audiosysteme zu berücksichtigen. Eine beliebige Anzahl von Mikrophonen kann eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Zum Beispiel können zwei Mikrophone verwendet werden, um einen Stereoeffekt zu erreichen, während vier für die Quadrophonie und mehr für THX usw. verwendet werden können.
Andere Variationen und Abwandlungen der Erfindung sind möglich. Zum Beispiel kann der Rahmen des Mikrophonsystems eine sternförmige Anordnung von Streben sein, um die Mikrophone in der gewünschten Beziehung zu halten. Es wird angenommen, daß alle solchen Abwandlungen oder Variationen in den Umfang der Erfindung fallen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Ferner umfaßt der Umfang der Erfindung eine beliebige Anzahl von Kanälen in der obigen Konfiguration, um eine unbegrenzte Aufnahme mit einer entsprechenden Anzahl von Ergänzungen zu den Kanälen der Mehrspur-Aufzeichnungsvorrichtung zu ermöglichen, um eine entsprechende Vielfalt von Signalen aufzuzeichnen.

Claims

1. Mikrophonsystem, das umfaßt:

einen tragbaren Rahmen (10), der einen Umfang definiert, und mehrere Mikrophone (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) mit linearem Aufnahmemuster, die in einer Ebene liegen und am tragbaren Rahmen (10) angebracht sind und wovon jedes eine entsprechende Membran besitzt, die hiervon nach außen weist,

dadurch gekennzeichnet, daß der tragbare Rahmen oval ist und die Membranen der mehreren Mikrophone mit linearem Aufnahmemuster bei Betrachtung in einer zu der Ebene senkrechten Richtung auf einer nicht kreisförmigen, sondern im wesentlichen elliptischen Figur liegen.

2. Mikrophonsystem nach Anspruch 1, das ferner ein erstes Mikrophon (28) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster umfaßt, das an dem tragbaren Rahmen (10) angebracht ist und innerhalb der Figur liegt, die bei Betrachtung in einer zur Ebene senkrechten Richtung nicht kreisförmig, sondern im wesentlichen elliptisch ist.

3. Mikrophonsystem nach Anspruch 2, wobei das erste Mikrophon (28) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster so angebracht ist, daß sein halbkugelfbrmiges Aufnahmemuster zu der Ebene senkrecht ist und vom tragbaren Rahmen (10) nach oben gerichtet ist.

4. Mikrophonsystem nach Anspruch 2 oder 3, das ferner ein zweites Mikrophon (30) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster umfaßt, das an dem tragbaren Rahmen (10) angebracht ist und innerhalb der Figur liegt, die bei Betrachtung in einer zur Ebene senkrechten Richtung nicht kreisförmig, sondern im wesentlichen elliptisch ist.

5. Mikrophonsystem nach Anspruch 4, wobei das zweite Mikrophon (30) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster so angebracht ist, daß sein halbkugelförmiges Aufnahmemuster zu der Ebene senkrecht ist und vom tragbaren Rahmen (10) nach unten gerichtet ist.

6. Mikrophonsystem nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei jedes Mikrophon der mehreren Mikrophone (12-26) mit linearem Aufnahmemuster ein hyperkardioidförmiges oder ein anderes lineares Aufnahmemuster besitzt.

7. Mikrophonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Mikrophone (12-26) mit linearem Aufnahmemuster so angebracht sind, daß sie um den tragbaren Rahmen (10) im wesentlichen gleich beabstandet sind.

8. Mikrophonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Mehrkanal-Mischer und Mittel zum elektrischen Verbinden jedes der mehreren Mikrophone (12-26) mit linearem Aufnahmemuster und, wenn vorhanden, des oder jedes Mikrophons (28, 30) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster mit einem entsprechenden Kanal des Mehrkanalmischers umfaßt.

9. Mikrophonsystem nach Anspruch 8, wobei der Mehrkanalmischer ein Audiomischer ist.

10. Mikrophonsystem nach Anspruch 8 oder 9, das ferner eine Mehrkanal- Tonaufnahmevorrichtung sowie Mittel zum funktionalen Verbinden des Mehrkanalmischers mit der Mehrkanal-Tonaufzeichnungsvorrichtung umfaßt.

11. Mikrophonsystem nach Anspruch 10, das ferner Mittel zum wahlweisen elektronischen Verbinden und Trennen einzelner der Mikrophone (12-26) mit linearem Aufnahmemuster und, wenn vorhanden des oder jedes Mikrophons (28, 30) mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Aufnahmemuster umfaßt, um das System an eine vorgegebene Klangwiedergabekonfiguration anzupassen.

12. Mikrophonsystem nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner einen Handgriff (32) umfaßt, der vom tragbaren Rahmen (10) nach unten absteht und mit einer Kamera verbunden werden kann.

13. Kamera, die mit einem Mikrophonsystem nach einem vorhergehenden Anspruch versehen ist.