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Schallversorgungsanlage für große Flächen mit räumlich verteilten
Lautsprechern Zur Schallversorgung großer Räume und Plätze wird allgemein ein System
rätunlich verteilter Schallgeber verwendet, das es ermöglicht, die Versorgung des
gesamten Gebietes mit einigermaßen gleicher Schallstärke zu beherrschen. Verwendet
man hierbei Lautsprecher mit Richtwirkung, so kann im allgemeinen ein Zuhörer mehrere
benachbarte Lautsprecher gleichzeitig hören, deren Schallwellen bei phasengleicher
Abstrahlung meist nach verschieden großer Laufzeit je nach der Entfernung des Lautsprechers
vom Beob-Z, a liter das Ohr treff-r-n. Hierdurch wird eine c1 echoartige Wirkung
hervorgerufen, die die Verständlichkeit der Darbietung in Frage stellt.
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Bekannt ist, daß diese Schwierigkeiten durch die Verwendung von Rundstrahlern
w-eitgcliend beseitigt werden, deren Einsatz immer dort geboten scheint, wo Kommandos
oder ähnliches von einem größeren Personenkreis gleichzeitig gehört werden sollen.
Weil aber bei diesem Verfahren der Schallversorgung das Prinzip der einheitlich
radialen Strahlungsrichtung verlassen wird, ist es ererfahrungsgemäß nicht vermeidbar,
daß die Zuhörerschaft sich um die einzelnen Rundstrahler gruppiert, um beispielsweise
einer Rede, wie einem Rundfunkvortrag, zu folgen. Infolgedessen muß in diesem Falle
der Redner auf alle Vorteile verzichten, die sich ihrn bei einer einheitlichen Ausrichtung
der Zuhörer nach seinem Standort hin bieten.
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Um bei Schallversorgungsanlagen mit einheitlich radialer Strahlungsrichtung
das Auftreten der dargelegten Echowirkung zu vermeiden, hat man versucht, die einz:eInen
Lautsprecher unter Zwischenschaltung einer Verzögerung zu beschicken, die jeweils
der Laufzeit des Luftschalls vom Ort der Besprechung bis zum Lautsprecher entspricht,
sn daß die Schallwellen verschiedener Lautsprecher praktisch phasengleich einen
Zuhörer erreichen. Es ist beispielsweise bekannt, die Lautimpulse auf einem Stahldraht
nach dem Telegraphonprinzip von P o u I s e n, auf einer
Schallplatte
o. dgl. als Lautträger zu speichern und den Lautsprechern mittels einzelner Abgriffe
entsprechend den jeweils erforderlichen Verzögerungen zuzuleiten. Weiter sind Verfahren
angegeben, die für die Schallwelle=n Laufstrecken als Körperschall zur Erzielung
der erforderlichen Verzögerung vorsehen.
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Durch die Zwischenschaltung solcher Einrichtungen wird die Betriehssicherlieit
einer Schallversor-ungsanlage wesentlich verringert und meist die Wiedergabegüte
erheblich herabgesetzt. Ein weiterer Nachteil ist in der mehr oder weniger umständlichen
Einstellung der jeweils erforderlichen Verzögerungen zu erblicken, vor allem bei
nichtstationären Anlagen.
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Um diese Nachteile auszuschließen, ist es bekannt, die einzelnen Lautsprecher
nicht über Übertragungsleitungen zu versorgen, sondern jeweils die Lautimpulse durch
die Schalldellen des vorhergehenden Lautsprechers über ein Mikrophon dem in der
Strahlungsrichtung folgenden 'rtiztileiten. Jeder Lautsprecher erhält auf diese
Weise die Impulse mit der jeweils natürlich gegebenen Verzögerung.
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Dieses Verfahren hat jedoch erhebliche Nachteile. Da für die einzelnen
Frequenzen die Abstrahlungsverhältnisse der Lautsprecher sehr verschieden sind,
treten Verzerrungen auf, die bei dem bekannten Verlauf der Frequenzabhängigkeit
nie vollkommen ausgeglichen werden können. Da sich nun diese Verhältnisse von Lautsprecher
zu Lautsprecher wiederholen, wird die Übertragungsgüte zwangsläufig immer schlechter,
je weiter der Zuhörer von der ursprünglichen Schallquelle, beispielsweise dem Redner,
entfernt ist. Außerdem ist es kaum möglich, den jeweils ain Mikrophon lrerrschenden
Störpegel genügend zu unterdrücken. Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, daß
sich hierbei Windverwehungen in besonders starkem Maße auswirken, da sie zugleich
die Beaufschlagung der einzelnen Mikrophone beeinflussen.
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Zur Vermeidung der soeben geschilderten Nachteil,- bestellt die Möglichkeit,
das akustische Geschehen durch einen Modulationsvorgang in das Frequenzgebiet des
Ultraschalls zu transponieren lind durch Ultraschallgeber abzustrahlen. Wird dann
jedem Lautsprecher bzw. jeder Lautsprechergruppe ein Empfänger zugeordnet, der das
Ultraschallereignis aufnimmt, so besteht die Möglichkeit, nach erfolgter Demodulation
den Modulationsinhalt jeweils dem Lautsprecher bzw. der Lautsprechergruppe zur weiteren
Ab-. strahlung zuzuleiten. Bei einer Übereinstiminung der Fortpflanzungsrichtung
der Ultraschallwellen und der Strahlungsrichtung der einzelnen Lautsprecher ,werden
Laufzeitunterschiede der 13örschallwelle" für jeden Auf-Punkt des Schallfeldes vermieden.
Der Störpegel an den Mikrophonen kann beliebig hoch SCHI da, sämtliche Frequenzen
des Hörscha.ll- allspektrums infolge der Selektivität der Ultraschallempfänger oder
besonderer Siebmittel. b.ispielstveise eines Hochpasses, der h;i den l@rrpfängerri
und ihren Einrichtungen vorgesehen «erden kann, unterdrückt werden. Die Freqt"cnzabhängiälzeit
der Abstrahlung ist infolge der technischen Eigenschaften von 1'ltraschali"ebern
gering und kann gegebenenta'.ls mit einfachen Mitteln vorentzerrt worden, eiirr
sich in der Strahlungsrichtung von Lautsprecher (gruppe ; zu Lautsprechergruppe
i steigernde Verringerung der Widergabegüte infolge der jeweiligen Frequenzkurve
der Lautsprecher ist vermieden. Scliliel,-lieh kann man den Einfluß der Windverwehung
dadurch beherrschen, daf,1 man die Ultraschallträgerfrequenz, wie bei der Sclitv-tiiiclregelung
in der Funktechnik üblich. in einfacher Weise zur ausgleichenden lZc-gelung der
Verstärker heranzieht. -Es ist nun aus technischen Gründen li:itt i nicht möglich,
eine derartige Anlage in der oben b°schriebenen Weise mit nur einem einzigen Ultraschallgeber
in einer sämtlichen Anforderungen geniigenden Weise zti versorgen. So kann die Leistung
eines Ulti.aschallgebers nicht beliebig gesteigert werden. Bei den meisten Ultraschallgebern
ist eine sehr schlechte Anpassung infolge der sehr verschiedenen Schallwiderstände
der beiden Medien, beispielsweise des metallischen Magnetostriktionssenders und
des Luftmediums, gegeben. Infolgedessen wird nur ein kleiner Anteil der Gesamtenergie
abgestrahlt. Um gegebenenfalls hinreichend große abgestrahlte Leistungen zu erzielen,
müßte mail für den Ultraschallgeber erhebliche Amplituden fordern, die aber beispielsweise
bei Magnetostriktionssendern mit Riir-ksicht auf die Zerreißfestigkeit des Materials
nicht über ein ge%;,isses Maß gesteigert werden können. Bei Ultraschallgebern, die
an sich günstigere Anpassungsverhältnisse aufweisen (Bogenlampe) , ist aus anderen
technischen Gründen ein.. beliebige Steigerung der Leistung gleichfalls unmöglich.
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Außerdem ist es im allgemeinen wünschenswert, eine bestimmte Richtcharakteristik
für den abgestrahlten Ultraschall auszubilden. Bei Anwendung nur eines einzigen
Ultrascballgebers ist dies jedoch nur in besonderen Fällen bzw. nur bei verliältnismiil;iig
grotetn aufwand durchführbar.
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Erfindungsgemäß wird daher eine Schallversorgungsanlage für große
Flächen finit räumlich, verteilten Lautsprechern, bei der bezüglich der ursprünglichen
oder ge@t-ünschteil scheinbaren Schallquelle Blick- und I-IÖrrichtung
übereinstimmen
und bei der Störerscheinungen, die dadurch auftreten, daß an einem Aufpunkt des
Schallfeldes Schallwellen mehrerer Lautsprecher in zeitlich verschobener Phase gehört
werden, vermieden sind; derart ausgebildet, daß das zu übertragende akustische Geschehen
durch einen Modulationsvorgang in das Frequenzgebiet,des Ultraschalls oder wenigstens
in ein Frequenzgebiet, das außerhalb des Spektrums des normalen Hörschalls liegt,
transportiert und durch zwei oder mehr Ultraschallgeber abgestrahlt wird, und daß
die -Ultraschallwellen Empfänger beaufschlagen, die einzeln oder zu mehreren jedem
einzelnen oder auch mehrerer; Lautsprechern bzw. Lautsprechergruppen zugeordnet
sind und die den Modulationsinhalt des empfangenen Ultraschalls nach erfolgter Demodulation
dem bzw. den Lautsprechern bzw. Lautsprechergruppen oder ihren Einrichtungen zuführen.-Soll
beispielsweise eine große Ultraschallleistung abgestrahlt werden, so werden zwei
oder der aufzubringenden Leistung entsprechend mehr Ultraschallgeber derart aufgestellt,
daß das Gruppenprinzip, durch welches die Ausbildung einer bestimmten Richtcharakteristik
erzielt werden kann, nicht wirksam wird. Andererseits kann beispielsweise gerade
durch eine das Gruppenprinzip .auswertende Aufstellung von zwei p oder mehr Ultraschallgebern
eine gewünschte Richtwirkung, gegebenenfalls auch bei gleichzeitiger Vergrößerung
der Intensität in einer gewünschten Strahlungsrichtung, .erreicht werden. Selbstverständlich
können auch beide Maßnahmen nebeneinander in Anwendung gebracht werden.
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Bekanntlich ist @es im allgemeinen bei Ultraschallgebern, die nach
dem magnetostriktiven oder piezo.elektrisch en Prinzip arbeiten, infolge des selektiven
Charakters der beiden Effekte schwer .oder nur bei .erheblichem technischem Aufwand
möglich, breite Frequenzbänder abzustrahlen. Bei Anwendung von mehreren Ultraschallgebern
ergibt sich nunmehr noch der Vorteil, gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung das
gesamte abzustrahlende Frequenzband des Ultraschalls zu unterteilen und durch mehrere
Ultraschall-.geber kleineren logarithmischen Dekrementes abzustrahlen.
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Bei den oben beschriebenen Beispielenwird man im allgemeinen zweckdienlicherweise
nur eine Trägerfrequenz verwenden. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung können
jedoch auch mehrere voneinander verschiedene Trägerfrequenzen in Anwendung kommen.
Sollen beispielsweise für die Wiedergabe verschiedener niederfrequenter Frequenzbereiche
verschiedene Lautsprecher, sog. Lautsprecherkombinationen, verwendet werden, so
besteht dann die Möglichkeit, die Aufteilung des Niederfrequenzspektrums entsprechend
den einzelnen Wiedergabebereichen bereits senderseitig in der Weise vorzunehmen,
daß die einzelnen niederfrequenten Teilbänder verschiedenen Trägern aufmoduliert
werden.
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Diese Art der Aufteilung des gesamten Nied.erfrequenzspektrums in
Teilspektren e:nt-,sprech@en.d den Wiedergabebereichen der zu einer Kombination
zusammengefaßten Lautsprecher weist den Vorteil auf, daß die Aufteilung des Gesamtspektrums
mir einmal (senderseitig) vorgenommen zu werden braucht, während sonst bei den Lautsprechern
umfangreiche. Filteranordnungen vorgesehen werden müssen.
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An Stelle einer Aufspaltung des niederfrequenten Spektrums vor dem
Modulationsvorgang kann auch das gesamte Spektrum des akustischen Geschehens allen
zur Anwendung kommenden Trägern in gleicher Weise aufmoduliert werden. In diesem
Falle müssen dann Mittel vorgesehen sein, die aus den Seitenbändern der einzelnen
Träger die gewünschten Frequenzbereiche aussieben.
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Die so mit verschiedenen Trägern abgestrahlten Ultraschallspektren
werden durch entsprechende selektive Empfänger bzw. Empfangseinrichtungen .aufgenommen
und nach der Demodulation- den entsprechenden Lautsprechern bzw. Lautsprechergruppen
zugeführt.
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Ein besonderer Vorteil der Verwendung mehrerer voneinander verschiedener
Träger ergibt sich dadurch, daß eine Anlage dieser Art ohne zusätzliche Änderungen
auch ohne weiteres für Zwecke der stereophonischen Wiedergabe des akustischen Geschehens
verwendet werden kann.
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Unter Umständen ist es besonders günstig, jeweils nur den Träger und
ein Seitenband abzustrahlen. Hierdurch wird es beispielsweise möglich, Ultraschallgeber
kleineren logarithmischen Dekremnentes anzuwenden und die dadurch gegebenen Vorteile
auszunutzen. Im Falle der Verwendung mehrerer Träger kann man bei Abstrahlung nur
eines Seitenbandes und des zugehörigen Trägers mit einem kleineren Gesamtspektrum
des Ultraschallgebietes. auskommen, was mit Rücksicht auf die intramolekulare Absorption
besonders wünschenswert ist.
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Selbstverständlich können, wenn es die Verhältnisse des Ultraschallfeldes
erforderlich machen, in der Fortpflanzunigsrichtung des Ultraschalls nach den oben
angeführten Gesichtspunkten weitere Ultraschallgeber vorgesehen werden, denen dann
entsprechende Empfänger zugeordnet sind, die das von ihnen aufgenommene Ultraschallereignis
'über Verstärker
ihren Ultraschallgebern direkt zuführen. Es handelt
sich also bei derartigen dazwischengeschalteten Ultraschallgebern lediglich um eine
Art von Relaissendern.
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Die Anwendung mehrerer Ultraschallgeber ermöglicht es selbstverständlich
auch, die mit Schall zii versorgende Fläche beispielsweise in mehrere Sektoren aufzuteilen
und diese mittels Ultraschallgebern entsprechender Strahlungsrichtung zu versorgen.
Hierbei können für jeden dieser Sektoren entweder nur ein oder entsprechend den
oben angeführten Gesichtspunkten auch zwei oder mehr Ultraschallgeber vorgesehen
werden.
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Weiterhin kann man natürlich auch sämtliche zur Anwendung kommenden
Ultraschallgeber zu einer technischen bzw. baulichen Einheit zusammenfassen.
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Die oben angeführten Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten des
Erfindungsgedankens stellen selbstverständlich nur Beispiele für die Gestaltung
einer derartigen Schallversorgungsanlage dar, ohne seine andersartige Anwendung
oder Durchführung auszuschließen.