DE732247C

DE732247C - Process to reduce the acoustic feedback between microphone and loudspeaker in microphone-loudspeaker systems

Info

Publication number: DE732247C
Application number: DET55373D
Authority: DE
Inventors: Leo Bialk; Guenter Stephanus
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1941-04-26
Filing date: 1941-04-26
Publication date: 1943-02-25

Description

Verfahren zur Verminderung der akustischen Rückkopplung zwischen Mikrofon und Lautsprecher bei Mikrofon-Lautsprecher-Anlagen Zur Erhöhung der Lautstärke eines Redners benutzt man heute .allgemein Mikrofon-Lautsprecher-Anlagen. Die erreichbare Vergrößerung der Lautstärke mit Hilfe dieser Anlagen ist begrenzt durch :auftretende akustische Rückkopplung zwischen dem dem Redner zugeordneten Mikrofon und dem bzw. den Lautsprechern. Wenn nämlich der von den Lautsprechern .auf das Mikrofan zurückwirkende- Schall in seiner Amplitude größer ist Tals der ursprüngliche, auf das Mikrofon wirkende Schall, so wird der Verstärker aufschwingen, und zwar in den Frequenzen, in denen °der gesamte übertra:gungsw eg, und zwar Mikrofon, Verstärker, Lautsprecher und Luftweg zurück zum Mikrofon, die geringste Dämpfung hat. Es können übrigens auch Verzerrungen auftreten, -wenn die zurückwirkende Amplitude kleiner ist als die ursprüngliche am Mikrofon. Die Rückwirkung des Lautsprecherschalls :auf das Mikrofon erschwert daher .die Aufstellung eines Mikrofons und Lautsprechers im gleichen Raum oder in näherer Entfernung, sobald größere Verstärkungen zwischen dem Mikrofön und dem Lautsprecher vorhanden sind.Method for reducing acoustic feedback between the microphone and loudspeakers in microphone-loudspeaker systems To increase the volume of a Today, speakers are generally used with microphone and loudspeaker systems. The achievable Increasing the volume with the help of these systems is limited by: occurring acoustic feedback between the microphone assigned to the speaker and the the speakers. If the effect of the speakers on the microfan The amplitude of the sound is greater than that of the original, acting on the microphone Sound, so the amplifier will oscillate, in the frequencies in which ° the entire transmission path, namely microphone, amplifier, loudspeaker and Air way back to the microphone that has the least amount of attenuation. By the way, it can too Distortions occur when the retroactive amplitude is smaller than the original on the microphone. The effect of the loudspeaker sound: on the microphone more difficult therefore. the installation of a microphone and loudspeaker in the same room or in closer distance as soon as there is greater amplification between the microphone and the loudspeaker available.

Man hat versucht, die Gefahr der akustischen Rückkopplung durch Benutzung von beweglichen Mikrofonen und/oder Lautsprechern, durch Ausgleichschaltungen und Schaltungen mit künstlicher Laufzeit, durch Gegenkopplung der Resonanzfrequenz, durch die Anwendung von Mikrofonen mit Nierencharakteristik u. dgl. herabzusetzen. Alle diese Vorschläge bringen nur eine verhältnismäßig geringfügige Heraufsetzung der Rückkopplungsgrenze mit sich.Attempts have been made to reduce the risk of acoustic feedback through use of movable microphones and / or loudspeakers, by equalization circuits and Circuits with artificial running time, through negative feedback of the resonance frequency, by using microphones with cardioid characteristics and the like. All of these suggestions bring only a relatively minor upgrade the feedback limit with itself.

Die Erfindung beschreitet einen ganz anderen Weg, um die Rückkopplungsgrenze zu erhöhen. Sie geht von dem im Raum. in jedem Augenblick vorhandenen Schallfeld aus. .Mieses Schallfeld habe in einem bestimmten Augenblick an einem bestimmten Punkt z. B. die in Abb. i gezeigte Frequenzkurve (Abszisse =Frequenz, Ordinate= Schalldruck). Zur Darstellung einer solchen Frequenzkurve eignet sich z. B. das Tonfrequenzspektrometer von S &. H. Dieses Sp:ektrometer ist ein Frequenzanalysator zum Untersuchen von elektrischen und alzustiscben Frequenzgemischen. Es gestattet, die Gemische mit so hoher Geschwindigkeit aufzulösen, daß auch das Spektrum von zeitlich schnell veränderlichen Vorgängen unmittelbar sichtbar gemacht werden kann.The invention takes a very different approach to the feedback limit to increase. It goes from the one in the room. in present at every moment Sound field off. .I have a lousy sound field at a certain moment certain point z. B. the frequency curve shown in Fig. I (abscissa = frequency, Ordinate = sound pressure). To represent such a frequency curve is suitable z. B. the audio frequency spectrometer from S &. H. This spectrometer is a frequency analyzer to investigate electrical and alstic frequency mixtures. It allows to dissolve the mixtures at such a high speed that the spectrum of processes that change rapidly over time can be made immediately visible.

Das Spektrometer arbeitet wie folgt: Das aufzulösende elektrische oder akustische Frequenzgemisch wird unmittelbar bezw. über ein Mikrofon und einen Vorverstärker gleichzeitig einen größeren Zahl, z. B. 27, parallel geschalteter Filter zugeführt. Die Ausgangsspitzenspannungen der einzelnen Filter gelangen über Gleichrichter und Speicherkondensatoren zu den Kontakten eines schnell umlaufenden Schalters. Die abgetasteten Spannungen modulieren eine Trägerfrequenz, die nach Verstärkung und Gleichrichtung auf das in der Senkrechten ablenkende Plattenpaar einer Braunschen Röhre gegeben wird. Durch synchrone Zeitablenkung in der Waagerechten wird erreicht, daß die Ausgangsspannungen im einzelnen Filter als senkrechte Linien nebeneinander erscheinen. Die Abtastung erfolgt etwa 2omal je Sekunde, so daß für das Auge auf dem Schirm der Braunsehen Röhre ein ständiges Bild des Spektrums erfolgt.The spectrometer works as follows: The electrical or acoustic frequency mixture to be resolved is immediately BEZW. via a microphone and a preamplifier simultaneously a larger number, e.g. B. 27, fed in parallel filter. The output peak voltages of the individual filters reach the contacts of a high-speed switch via rectifiers and storage capacitors. The scanned voltages modulate a carrier frequency which, after amplification and rectification, is applied to the vertically deflecting pair of plates of a Braun tube. Synchronous time deflection in the horizontal ensures that the output voltages in the individual filter appear next to one another as vertical lines. The scanning takes place about 20 times per second, so that a constant image of the spectrum is provided to the eye on the screen of the Braunsehen tube.

Falls in einem mit einer Sprachverstärkungsanlage versehenen Raum keine akustische Rückkopplung vorhanden ist, ergibt sich auf dem Schirm der Braunschen Röhre, ein Bild, das etwa dem der Abb. i entspricht. Falls dagegen eine akustische Rückkopplung eintritt, erscheint auf dem Schirm der Röhre ein Bild, das etwa dem der Abb. a entspricht. Die Frequenzkurve erhält eine ausgeprägte Spitze, deren Lage von verschiedenen Faktoren abhängig ist.If in a room with a voice reinforcement system if there is no acoustic feedback, it appears on the screen of the Braunschen Tube, a picture roughly corresponding to that of Fig. I. If, on the other hand, an acoustic one When feedback occurs, an image appears on the screen of the tube that resembles the corresponds to Fig. a. The frequency curve receives a pronounced peak, its location depends on various factors.

Diese Erscheinung gibt die Möglichkeit, die akustische Rückkopplung auf einem ganz neuen Wege erfolgversprechend zu bekämpfen. Man kann nämlich jetzt das auf dem Schirm Tier Braunsehen Röhre des Spektrometers auftretende Bild auf optischelektrischem Wege zur Erzeugung von Regelspannungen zur Beeinflussung des Schallfeldes ausnutzen. Die Erfindung bezieht sieh dementsprechend auf ein Verfahren zur Verminderung der akustischen Rückkopplung zwischen Mikrofon und Lautsprecher bei Mikrofon-Lautsprecher-Anlagen mit Verstärkern zwischen Mikrofon und Lautsprechern, bei dem die bei der Rückkopplung auftretende Resonanzspitze zur Verminderung der akustischen Rückkopplung ausgenutzt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Spektrometers das im Raum vorhandene Schallfeld in einer Kurve, deren Abszisse der Frequenz, deren Ordinate dem Schalldruck entspricht, optisch dargestellt wird und daß aus dieser Kurve über optischelektrisch beeinflußbare Einrichtungen Regelspannungen zur Verminderung der jeweiligen Resonanzspitze abgeleitet werden. Besonders zweckmäßig ist es, das auftretende Bild mittels eines aus der Fernsehtechnik bekannten Verfahrens, z. B. unter Benutzung eines Kathodenstrahlabtasters, eines Spiegelrades oder einer Nipkowscheibe, oder sonstwie abzustasten und in elektrische Spannungen umzusetzen, die ihrerseits einen Tonfrequenzgenerator derart steuern, daß die abgetastete Amplitude einer bestimmten Frequenz einer von diesem Generator erzeugten bestimmten Amplitude der gleichen Frequenz entspricht. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß während der Zeit der stetigen Abtastung der Frequenzkurve des Schallfeldes die Frequenz eines Tonfrequenzgenerators beispielsweise durch Rotation des die Frequenz bestimmenden Elementes, z. B. eines Kondensators, synchron mit der Abtastung im gleichen Frequenzbereich geändert wird und daß die abgetasteten Amplituden in der bei Röhrensendern üblichen Weise durch Gitter- oder Anodenmodulation die Amplituden des frequenzvariablen Tonfrequenzgenerators entsprechend steuern. Die erzeugte gesteuerte Tonfrequenz wird dann z. B. in Gegenphase dem Übertragungsweg zugeführt, so daß sie der Rückkopplungsfrequenz entgegenwirkt.This phenomenon gives the possibility of acoustic feedback to fight promisingly in a completely new way. You can now the image appearing on the Tier Braunsehen tube screen of the spectrometer opto-electrical way to generate control voltages to influence the Take advantage of the sound field. The invention accordingly relates to a method to reduce the acoustic feedback between microphone and loudspeaker in microphone / loudspeaker systems with amplifiers between the microphone and loudspeakers, in which the resonance peak occurring in the feedback to reduce the acoustic feedback is exploited, and is characterized in that by means of of a spectrometer the sound field present in the room in a curve whose abscissa the frequency, the ordinate of which corresponds to the sound pressure, is represented optically and that control voltages are derived from this curve via devices which can be influenced optically and electrically to reduce the respective resonance peak. Particularly useful it is, the appearing picture by means of a method known from television technology, z. B. using a cathode ray scanner, a mirror wheel or a Nipkow disc, or otherwise to be scanned and converted into electrical voltages, which in turn control an audio frequency generator in such a way that the sampled amplitude a certain frequency of a certain amplitude generated by this generator corresponds to the same frequency. This can be done, for example, in the way that during the time of continuous sampling of the frequency curve of the sound field the Frequency of an audio frequency generator, for example by rotating the frequency determining element, e.g. B. a capacitor, synchronous with the sampling in the same frequency range is changed and that the sampled amplitudes in the with tube transmitters, the amplitudes are usually determined by grid or anode modulation of the variable frequency tone frequency generator accordingly. The generated controlled Audio frequency is then z. B. fed to the transmission path in opposite phase, so that it counteracts the feedback frequency.

Die.Abt#,stung der Frequenzkurve muß derart erfolgen, daß die Zeilen parallel zur Ordinate verlaufen, was durch entsprechende Aufstellung der Braunsehen Röhre des Spektrometers oder der Abtasteinrichtung oder auch durch entsprechende Steuerung der Abtasteinrichtung bewirkt werden kann.Die.Abt #, stung the frequency curve must be done in such a way that the lines run parallel to the ordinate, as evidenced by a corresponding arrangement of the brown eyes Tube of the spectrometer or the scanning device or by appropriate Control of the scanning device can be effected.

Die Gewähr dafür, daß einer bestimmten Amplitude der Frequenzkurve auch eine bestimmte Amplitude der gleichen Frequenz entspricht, wird gegeben durch Eichung der Lage der Frequenzkurve auf dem Schirm, der Abtastgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Veränderung der Frequenz des Tonfrequenzgenerators, z. B. mittels einer innerhalb des Frequenzbereiches oder mehrerer zweckmäßig an den Rändern des Frequenzbereiches liegender Kontrollfrequenzen.The guarantee that a certain amplitude of the frequency curve also a certain amplitude corresponds to the same frequency is given by Calibration of the position of the frequency curve on the screen, the scanning speed and the rate of change in the frequency of the audio frequency generator, e.g. B. by means of one within the frequency range or several expediently at the edges of the frequency range of lying control frequencies.

Eine andere Möglichkeit der Verwertung der durch das Spektrometer erzeugten Frequenzkurve besteht darin, dem Leuchtschirm zahlreiche Photozellen, - z. B. drei oder vier für jede Oktave, zuzuordnen; :die- von den Photozellen erzeugten Spannungen sind ein Maß für die Amplituden der Frequenzkurve und können zur Steuerung von in einem dem Bereich der zugeordneten Photozelle entsprechenden Frequenzbereich wirksamen Dämpfungseinrichtungen ` für den Übertragungsweg, die bei Überschreiten einer bestimmten Amplitude angeschaltet werden, benutzt werden.Another way of recovery is through the spectrometer generated frequency curve is the fluorescent screen numerous Photocells, - e.g. B. assign three or four for each octave; : those- from the photocells The generated voltages are a measure of the amplitudes of the frequency curve and can for controlling in a corresponding to the area of the assigned photocell Frequency range effective attenuation devices `for the transmission path, the can be switched on when a certain amplitude is exceeded.

Es ist mitunter nicht wünschenswert, die gesamte Resonanzspitze auf diesem Weg geg.enzukoppeln. Es ist häufig ausreichend und zweckmäßig, nur bestimmte Teile der Spitze abzuschneiden, damit die Nachhalleigenschaften des Raumes erhalten bleiben. Eine völlige Begradigung der Frequenzkurve würde nämlich dem Schall den Raumcharakter nehmen. Dieses Abschneiden bestimmter Teile der Spitze kann durch Einschaltung von Amplitudenbegrenzern, z. B. vorgespannten Trockengleichrichtern, gesättigten Entladungsstrecken usw., vorgenommen werden.It is sometimes undesirable to have the entire resonance peak on against this path. It is often sufficient and expedient, only certain ones Cut off parts of the tip to preserve the reverberation properties of the room stay. A complete straightening of the frequency curve would namely the sound Take the character of the space. This cutting off certain parts of the tip can get through Activation of amplitude limiters, e.g. B. pre-stressed dry rectifiers, saturated discharge paths, etc., can be made.

Zur Vereinfachung der für das. neue Verfahren benötigten Geräte können einzelne Teile miteinander baulich vereinigt werden. So kann z. B. bei :der Benutzung eines speichernden Kathodenstrahlabtasters (lkonoskop) dieser und die die Frequenzkurve des 'Schallfeldes aufnehmende Braunsche Röhre derart zu einer einzigen Röhre zusammengebaut werden, daß; der Kathodenstrahl der Braunschen Röhre des Spektrometers unmittelbar :das Mosaik des. Ikonoskops steuert. Der Schirm könnte dann fortfallen.To simplify the devices required for the new method individual parts are structurally combined with one another. So z. B. in: the use a storing cathode ray scanner (iconoscope) this and the frequency curve The Braun tube absorbing the sound field is thus assembled into a single tube be that; the cathode ray of the Braun tube of the spectrometer directly : controls the mosaic of the iconoscope. The screen could then fall off.

Die für .die Steuerung des Spektrometers erforderlichen Spannungen können. aus dem Schallfeld mittels eines besonderen Mikrofons hergestellt werden oder aber auch unmittelbar .dem Übertragungsweg, z. B. hinter -dem Mikrofonverstärker, entnommen werden.The voltages required for controlling the spectrometer can. can be produced from the sound field by means of a special microphone or also directly .dem transmission path, z. B. behind the microphone amplifier, can be removed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for - reduction of the acoustic feedback between microphone and loudspeaker in microphone-loudspeaker systems with amplifiers between microphone and loudspeakers., In which the two feedback occurring resonance peak to reduce - the feedback is used, characterized in that by means of a spectrometer the im Space existing Srha.llfeld in a curve whose abscissa z. B., the frequency whose ordinate z. B. corresponds to the sound pressure, is represented optically and that control voltages for reducing the respective resonance peak are derived from this curve via optoelectrically influenceable devices.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that the frequency curve represented optically by means of the spectrometer the sound field in the room by means of scanning devices known from television technology, such as cathode ray scanner, Nipkow disk, mirror wheel, etc., is scanned, that the sampling voltages synchronize with the sampling of the frequency curve in its Frequency changeable tone frequency generator so control that from this generated voltages correspond to the amplitude and frequency of the sampled frequency curve and that the voltages of the audio frequency generator correspond to the transmission path in such Be added in such a way that damping of the resonance peak takes place.

3. Procedure according to claim 2, characterized in that the scanning takes place in such a way that the Lines run parallel to the ordinate. q ..

Method according to claim i, characterized in that ! that the frequency curve has numerous separate parts of the curve receiving photocells, z. B. three to four per octave, are assigned and that the generated by the photocells Voltages, which are a measure of the amplitudes of the frequency curve, for control purposes of in a frequency range corresponding to the frequency range of the photocells effective damping devices are used for the transmission path.

5. Procedure according to claim i, characterized in that only certain parts of the resonance peak be cut off.

6. arrangement for performing the method according to claim 2, characterized in that when using a storing cathode ray scanner (Iconoscope) this and the Braunsche that records the frequency curve of the sound field Tubes are assembled into a single tube that the cathode ray Braun's tube directly controls the mosaic of the iconoscope.