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Verfahren und Einrichtungen zur Verbesserung der Klangwirkung von
Musikinstrumenten Mikrophonanordnungen, bei denen die Mikrophone an mechanisch schwingende
Teile (Stege, Resonanzböden o. dgl.) der Musikinstrumente angesetzt werden, sind
bereits bekannt. Beiden bekannten Einrichtungen haben sieentweder.dieAufgabe, eineFernübertragung
der gesamten vom Instrument abgestrahlten Klänge zu ermöglichen oder die Intensität
der' gesamten erzeugten Klänge bei der Wiedergabe in dem Raum, in dem das Instrument
steht, zu erhöhen, weil auf mechanischem Wege eine Lautstärkensteigerung ohne Änderung
der Klangfarbe nicht möglich ist. Die Musikinstrumente weisen nämlich den Nachteil
auf, daß die Tonqualität mit der Intensität zwangläufig gekoppelt ist. Ein stark
angeschlagener Klavierton hat einen völlig anderen Klangcharakter als ein schwach
angeschlagener, er klingt spitzer, metallischer. Einige Instrumente können überhaupt
nicht ausreichende Intensitäten abstrahlen, so daß die erzeugten Klänge nur einem
begrenzten Zuhörerkreis zu Gehör gebracht werden können. Für diese Fälle werden
die Mikrophone teils direkt, teils über die Luft mit dem Musikinstrument gekoppelt.
Sie haben die Aufgabe, den gesamten Frequenzbereich unter Aufrechterhaltung des
Amplitu.denverhältnisses der von dein Instrument abgestrahlten Frequenzen zu übertragen;
auf diese Weise soll die Intensität sämtlicher vom Instrument abgegebener Schallschwingungen
erhöht werden, ohne daß die Tonqualität des Instrumentes und das Frequenzgewicht,
d. h. das Verhältnis der Lautstärke der einzelnen Frequenzbereiche zueinander, irgendwie
beeinflußt wird.
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Weiter ist es bereits bekannt, bei einem Orchester einzelne Instrumente
über Verstärkungseinrichtungen in Verbindung mit Mikrophonen, die teils :direkt
durch die Luft von dem schwingenden Element beeinfiußt werden; wiederzugeben, um
auf diese Weise mit einer einzigen Geige beispielsweise ,eine große Anzahl von Geigen
vorzutäuschen. _ Auch bei diesen Einrichtungen handelt es sich stets darum, den
gesamten Frequenzbereich der Instrumente ohne Änderung des Amplitu.denverhältnisses
der einzelnen Frequenzen zu verstärken.
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Die bekannten Musikinstrumente, insbesondere die Streichinstrumente,
strahlen nur eine äußerst geringe akustische Energie direkt aus. Es werden daher
bei diesen Instrumenten zur Verstärkung der Tonübertragung entsprechend abgestimmte
Resonanzkörper benutzt, bei denen eine mechanische Membranresonanz und eine Luftresonanz
in den übliehen
Ausführungsformen der Instrumente zusammenwirken.
Diese Resonanzkörper haben in bestimmten Frequenzgebieten ausgesprochen° Resonanzmaxima,
von denen die Oualität der Musikinstrumente abhängt. Beispielsweise liegen diese
Maxima bei einer Stradivari-Geige relativ hoch in der Gegend von 3ooo bis .Iooo
Hertz, so daß ein verhältnismäßig breites Gebiet praktisch frei von Resonanzen ist,
während bei schlechten Geigen gerade in dein mittleren Frequenzgebiet um aooo Hertz
ein ausgesprochener Formast vorhanden ist.
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Da der Resonanzkörper mit Versteifungen versehen ist, kann er die
für die Abstrahlung der tiefen Frequenzen erforderlichen großen Amplituden nicht
mehr frei ausführen, so daß die tiefen Frequenzen bei allen Musikinstrumenten, insbesondere
auch beim Klavier stark benachteiligt sind. Dies rührt auch daher, daß nur eine
verhältnismäßig geringe mechanische Energie auf die angeschlagenen Saiten übertragen
wird und die Umsetzung dieser Energie in akustische vom Resonanzboden abzustrahlende
Energie infolge der ungünstigen Kopplung der Saiten mit dem Resonanzboden mit schlechtetn
Wirkungsgrad erfolgt. Die schlechte Abstrahlung der tiefen Frequenzen hängt weiterhin
auch mit der Ordnungszahl des Strahlers zusammen. Wenn nämlich die strahlende Fläche
groß gegen die Wellenlänge des ausstrahlenden Tones (hohe Frequenzen) ist, so bringt
eine Änderung dieser strahlenden Fläche eine entsprechende Änderung der Intensität
der abgestrahlten Schwingungen mit sich. Wenn jedoch andererseits die strahlende
Fläche klein gegen die Wellenlänge ist. was für die tiefen Frequenzen zutrifft,
so verändert sich die Intensität der abgestrahlten Schwingungen mehr als quadratisch
finit der Änderung der Größe der abstrahlenden Fläche. Eine wichtige Rolle hierbei
spielt auch das Verhältnis der Wellenlänge an sich zur Größe der strahlenden Fläche.
Der Geigenkörper beispielsweise beginnt erst oberhalb des tiefsten Geigentones wirksam
zu strahlen. Beim Anstreichen der tiefsten Saite ist der Grundton mit etwa 70°/a
als mechanische Schwingung vorhanden, während er akustisch mit etwa nur bis ao°%
abgestrahlt wird; alles übrige sind Obertöne. Daß der Hörer trotzdem den Grundton
verhältnismäßig stark hört, liegt daran, daß das Ohr subjektiv den Grundton aus
den Obertönen bildet (Konibinationstonbildung). Die Intensität der subjektiv empfundenen
Grundtöne ist aber trotz der Kombinationsbildung gering.
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Die Erfindung schlägt nun vor, die Klangwirkung eines Musikinstrumentes
dadurch wesentlich zu verbessern, daß im gleichen Raum wie das Instrument und finit
diesem zusammenwirkend ein Lautsprecher angeordnet wird, der dem Hörer einen bestimmten
vom Instrument vernachlässigten Hörbereich, insbesondere den Bereich der tiefen
Frequenzen verstärkt und/oder verbessert zu Gehör bringt. Dies geschieht erfindungsgemäß
in der Weise, daß ein Mikrophon direkt oder über die Luft mit dein Musikinstrument
gekoppelt wird und in den Verstärkerzug Siebmittel (elektrische Resonanzkreise)
geschaltet werden, die nur den gewünschten Frequenzbereich durchlassen. Die Bevorzugung
eines bestimmten Frequenzbereiches kann auch durch entsprechende Ausbildung des
Mikrophons oder des Lautsprechers mechanisch oder elektrisch vorgenommen «-erden.
Beispielsweise macht es keine Schwierigkeiten, einen Lautsprecher mechanisch so
auszuführen, daß er, obgleich seiner Erregerwicklung der gesamte Frequenzbereich
zugeführt wird, nur einen bestimmten Bereich, beispielsweise von 50 bis 3oo
Hertz, abstrahlt. Anstatt die mechanischen Teile der akustischen Geräte entsprechend
ztt hetnessen, ist es auch möglich, die Wicklungen der Lautsprecher oder magnetischer
oder dvnainischer 1likrophone bzw. die Körnerntasse von Kohlemikrophonen so zu wählen,
daß ein bestimmter Frequenzbereich bevorzugt wird. In diesem Fall sind keine besonderen
Siebmittel elektrischer oder mechanischer Art erforderlich. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit
des Erfindungsgedankens beruht auf der Erkenntnis, daß die schwingenden Resonanzböden,
Stege u. dgl. von Musikinstrumenten in Abhängigkeit von der Frequenz verschieden
schwingen; die Knotenpunkte und die Schwingungsbäuche der verschiedenen Frequenzen
liegen an verschiedenen Stellen des Resonanzkörpers; an einem bestimmten Punkt des
Resonanzbodens jedoch schwingt ein gewisser Frequenzbereich mit ausreichender Amplitude,
so daß eine Umsetzung der mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen
für einen bestimmten Frequenzbereich ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Auf diesem
Wege ist es möglich, ganz bestimmte Frequenzgebiete herauszuheben und damit eine
erheblich verbesserte Klangwirkung des Instrumentes ztt erzielen, indem das Abtastinikrophon
an eine bestimmte Stelle, die durch Versuche ermittelt werden kann, gesetzt wird.
Bei einem Klavier z. B. macht sich das Fehlen der tiefen Frequenz unangenehm bemerkbar.
Es fehlt dein Instrument die Fülle in den Tiefen. Dieser Nachteil kann gemäß der
Erfindung damit behoben werden, daß an einest durch Versuche bestimmten Punkt des
Resonanzbodens ein Abtastmikrophon angesetzt wird,
das den Bereich
der tiefen Frequenzen, in welchen dieser Punkt mit verhältnismäßig großer Amplitude
schwingt, in elektrische Impulse umsetzt, die einem Verstärker und einem oder mehreren
Lautsprechern zugeführt werden. Hierbei ist es erforderlich, daß das mechanische
Musikinstrument und der Lautsprecher im gleichen Raum stehen, da ja der Lautsprecher
nur einen Teil der Klänge des gespielten Musikstückes, und zwar den, der beispielsweise
im tiefen Frequenzbereich liegt, wiedergibt. Durch -die vereinigte Wirkung der beliebig
regelbaren vom Lautsprecher wiedergegebenen Klänge und der mechanisch von dem Musikinstrument
abgestrahlten Klänge ergibt sich eine vollkommene, höchsten Anforderungen an den
musikalischen Genuß gerecht werdende Darbietung.
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Auch bei dieser zuletzt beschriebenen Anordnung kann es zweckmäßig
sein, elektrische oder mechanische Filter vorzusehen, die nur für den Frequenzbereich
durchlässig sind, der hervorgehoben werden soll. Die Anordnung derartiger Siebketten
kommt dann in Betracht, wenn es Schwierigkeiten bereitet, einen Punkt am Resonanzboden
zu ermitteln, dessen Schwingung dem gewünschten zu verstärkenden Frequenzbereich
entspricht.
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Falls es sich darum handelt, hohe und höchste Frequenzen zu verstärken,
muß die Richtwirkung dieser Frequenzen beachtet werden. , Der Lautsprecher muß dann
so aufgestellt werden, daß die zuhörenden Personen sich in der Achsrichtung beispielsweise
eines Konuslautsprechers befinden.