Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung
Bei den bisher gebräuchlichen Richtlautsprechern
werden mit Hilfe von Trichtern oder Spiegeln
Richtcharakteristiken mit zur Hauptstrahlrichtung
symmetrischer Form erzeugt, z. B. in Form eines
Doppelkreises ähnlich einer Acht, in Form einer
Niere oder Keule. Diese Richtcharakteristiken sind
aber nicht in allen Fällen oder Elektroakustik aus-
reichend, insbesondere wenn die Aufgabe gestellt
ist, eine möglichst große Hörfläche, z. B. in einem
Theater, gleichmäßig mit Sehall zu versorgen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, bestimmte
Richtwirkungen mit Hilfe vonGruppenanordnungen
mehrerer Einzellautsprecher zu erzeugen. Auch bei
diesen ist die meist keulenförmige Richtcharak-
teristik symmetrisch zur Richtung des Strahlungs-
maximums. Gemäß der Erfindung wird eine Laut-
sprecheranordnung vorgeschlagen, bei der wUnig-
stens eine aus mehreren gleichphasig zusammengeschaI teten E inzellautsp rechernbestehende
S t rahlergruppe vorgesehen ist und Mittel, z. B. in Form auf die Einzellautsprecher
wirkender elektrischer oder akustischer Phasendrehgiieder, welche geeignet sind,
die Richtung der Hauptabstrahlung gegenüber der zur A:bstrahlfläche senkrechten
Richtung zu neigen., so .äaß, bezogen auf die Hauptstrahlrichtung, eine unsymmetrische
Richtcharakteristik entsteht. Diese unsymmetrische Richtcharakteristik der Erfindung
besitzt verschiedene Vorteile, sie "kann z. B. gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
so zur Hörfläche angeordnet werden, daß das abgestrahlte Frequenzband im Wiedergaberaum
zumindest annähernd gleich ist. Dies soll erfindungsgemäß durch eine solche Aufstellung
der Lautsprecher und Ein-
stellung, der (veränderlichen) Phasendrehglieder
erzielt werden, daß' der für außerhalb der Richt-
achse oder innerhalb der Hörfläche liegende
Punkt auf Grund der Richtwirkung bedingte
Lautstärkeabfall 'kompensiert wird. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung sollen wenigstens
zwei der die unsymmetrische Richtcharakteristik
erzeugenden Lautsprecheranordnungen für die
stereophonische Wiedergabe verwendet werden.
Die unsymmetrischen Richtcharakteristiken sollen
dabei derart in den Raum gelegt werden, daß bei
gleicher elektrischer Tonfrequenzleistung die
Fläche für Punkte annähernd gleicher Lautstärke
beider Lautsprechergruppen, Hörfläche genannt,
möglichst groß ist und somit innerhalb dieser Hör-
fläche bei stereophönisc'her Wiedergabe einwand-
freie Lokalisierung möglich, ist. Nach den bisher
bekannten Methoden war ie ausnutzbare Hör-
fläche kleiner oder mit anderen Nachteilen
behaftet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sollen
mehrere Einzellautsprecher, z. B. Konuslaut-
sprecher, in einer Reihe liegend in eine lattenartige
Schallwand eingebaut werden, so daß sie als gerade
Strahlergruppe zusammenwirken; erfindungsgemäß
,. werden die Einzellautsprecher der Strahlergruppe
aus einem gemeinsamen Übertragungskanal über
elektrische Phasendrehglio&r gespeist, welche an
den Einzellautsprechern von einem Ende der La.ut-
sprecherreihe beginnend eine zunehmende Phasen-
drehung bewirken. Diese soll erfindungsgemäß so
bemessen werden, daß die Hauptstrahlrichtung
gegenüber der senkrecht zur Lautsprecherreihe
liegenden Richtung geneigt wird, und zwar um
einen solchen Winkel, daß eine einseitige Ver-
zerrung der Richtcharakteristik zustande kommt.
Die Phasenänderung von System zu System kann
in gleichen oder auch in ungleichen Stufen erfolgen
und kann zur Anpassung an die akustischen Ver-
hältnisse eventuell regelbar ausgebildet sein, z. B.
von einer außer"halbdes Wiedergaberaums liegenden
Stelle aus. Die Schallwand mit der Lautsprecher-
reihe soll im Wiedergaberaum vorzugsweise ver-
tikal aufgestellt werden, gegebenenfalls etwas nach
hinten geneigt, so daß die verzerrte Seite der Richt-.
charakteristik auf die Hörfläche zeigt. Die un-
symmetrische Richtcharakteristik liegt dann ver-
ti1.al im Raum. In gewissen Fällen ist jedoch auch
eine !horizontale Lage der unsymmetrischen Richt-
charakteristik erw#ischt; die Lautsprecheranord-
nung mit in eine,-: Reihe liegenden Einzellaut-
sprechern soll dementsprechend dann horizontal im
Raum angeordnet werden. Es ist auch die gleich-
zeitige Verwendung einer oder mehrerer vertikaler
und horizontaler Lautsprecheranordnungen mög-
lich. Bei der Verwendung für die Zwecke der
stereophonischen Wiedergabe sollen die Laut-
sprecheranordnungen horizontal im Wiedergabe-
raum liegen, so daß die Hörfläche gleicher Laut-
stärke vergrößert wird.
Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten
sind an Hand der Fig. i bis q beispielsweise er-
läutert.
Bei der Anordnung in Fi.g. i ist im Wiedergabe-
raum, z. B. in einem Kinotheater, die lattenartige,
d. h. schmale hohe Schallwand S gegenüber der
Hörfläche H erhöht angeordnet. Auf der Schall-
wand S befinden sich in einer Reihe übereinander-
liegend die Lautsprecher I_1 bis L6, d. h. die Schall-
wand ist vertikal aufgestellt, sie kann jedoch um
den Winkel W1 auch etwas nach rückwärts geneigt
sein. Für die Aufnahme der zu übertragenden Dar-
bietung ist ein Mikrophon M und für die Ver-
stärkung ein Verstärker V vorgesehen; das Mikro-
phon M befindet sieh im gleichen oder in einem
anderen Raum. An seiner Stelle kann auch eine Ab-
tasteinrichtung eines Tonträgers, z. B. eines Licht-
tonfilms oder eines Magnettonbandes vorgesehen
sein. Würde man die Lautsprecher L1'bis L8 gleich-
phasig, z. B. in Parallelschaltung, unmittelbar an
den Ausgang des Verstärkers h anschließen, so
würde eine gebündelte Schallabstrahlung ver-
ursacht mit der Richtcharakteristik R1 in Form
einer Keule, deren mit der Hauptstrahlrichtung
übereinstimmende Achse .A1 senkrecht zur Ebene
der Schallwand S liegt. Gemäß der Erfindung soll
jedoch die Hauptrichtung der Schallabstrahlung um
den Winkel W2 gegenüber der Senkrechten geneigt
werden. Dies geschieht erfindungsgemäß durch .die
Phasendreh-kette K, .die z. B. nach Art des bei
akustischen Pei.lern verwendeten Kompensators
ausgebildet ist. Die Lautsprecher I_1 bis 1_b sind
über die Kette K vom oberen Ende der Schall-
wand S gerechnet so angeschlossen, daß jeder Laut-
sprecher mit einer größeren Phasendrehung wie der
darüber befindliche Lautsprecher .gespeist wird. Die
Hauphstrahlrichtung liegt dann in Richtung,der um
den Winkel W2 geneigten Achse AZ, und es entsteht
die Richtcharakteristik R2, welche einseitig ver-
zerrt, d. h. zur Achse A2 unsymmetrisch ist. Die ver-
zerrte Seite der Richtcharakteristik R2 zeigt auf die
Hörfläche H. An einem im Wiedergaberaum vorn
auf der Hörfläche befindlichen Punkt x ist die
Schallamplitude a1 und an einem hinten befind-
lichen Punkt y die Schallamplitude a2 wirksam. Die
Schallamplitude a2 am Punkt y wird auf Grund der
größeren Entfernung von der Lautsprechergruppe
nach 'bekannter Gesetzmäßigkeit gedämpft. Punkte,
die auf der Hörfläche, aber nicht in der Achse der
Richtcharakteristik liegen, werden außerdem für
jene Frequenzen noch weniger Schallenergie zu-
geführt bekommen, deren Abstrahlung um die
Mittelachse oder die Richtachse gebündelt ist. Die
Richtcharakteristik R2 und ihre Lage gegenüber
der Hörfläche H ist nun erfindungsgemäß so ein-
gerichtet, daß die Strahlungsverluste auf Grund der
axialen Bündelungen für Punkte, soweit sie inner-
halb der Hörfläche, aber außerhalb der Richtachs"
liegen, verringert werden.
Während die bisherigen Lautsprecheranord-
nungen mit Richtcharakteristilk im allgemeinen die
Bündelung zu einer Keule bewirkten, wird durch
die Maßnahmen der Erfindung die Richtcharak-
teristik in sinnvoller Weise einseitig verbreitert,
und zwar so weit, wie es die Größe der Hörfläche
erforderlich macht. Damit wird erreicht, daß die
direkte Strahlung zu den Punkten der Hörfläche
und insbesondere deren Randgebiete in annähernd
gleicher Intensität und zu Punkten außerhalb der
Hörfläche in wesentlich verminderter Intensität
erfolgt, so daß u. a. die Sprachverständlichkeit ent-
scheidend verbessert wird. Auf eine Hörfläche ist
für den Hörer damit generell der Anteil der in-
direkten Strahlungen kleiner und, sofern sich der
Hörer außerhalb .der Achse befindet, der übliche
Lautstärkeabfall bei den 'hohen Frequenzen wesent-
lich vermindert. Die Verzerrung der Richt-
charakteristik R, ist um so stärker, je größer der
Winkel 14h, ist, um welchen die Hauptabsträhdrich-
tUng Az gegenüber der Senkrechten Al geneigt wird.
In der Praxis genügt im allgemeinen ein Winkel
von 20 bis 30°. Bei einer Neigung um sehr kleine
Winkel gegenüber .41 erfolgt im allgemeinen noch
keine Verzerrung, es wird dort vielmehr durch die
Phasendrehungsglieder lediglich die Richtachse
geneigt unter Beibehaltung der keulenförmigen
Richtcharakteristik R1.
Die Anordnung der Lautsprecher kann z. B. in
einem Kinotheater zweckmäßig so erfolgen, d.aß die
verzerrte Seite der Richtcharakteristik auf die
Parkettplätze eingerichtet ist; in Verbindung damit
kann eine weitere Lautsprechergruppe vorgesehen
werden, Nvelche entsprechend ausgebildet und an-
geordnet ist, jedoch ohne Phasendrehglieder un-
mittelbar an den gleichen oder an einen anderen
Verstärker angeschlossen wird. Diese Laut-
sprechergruppe erzeugt eine scharfe Ridhtcharak-
ter,istik senkrecht zur Lautsprecherebene ent-
sprechend R, und wird beispielsweise auf die Rang-
plätze eingerichtet. Sie kann räumlich getrennt von
den Lautsprechern L, bis L8 auf einer besonderen
Schallwand angebracht werden, ihre Lautsprecher
können jedoch auch auf der gleichen Schallwand S
sitzen. Auf einfache Weise kann die Phasendreh-
kette so ausgebildet werden, daß bei unbesetztem
Rang diese Abstrahlung wahlweise zum Parkett
erfolgt.
Bei der Erfindung können an Stelle der Konus-
lautsprecher auch TrichterlautspreCher verwendet
werden, die zweckmäßig mit Drucktransformation
arbeiten. Man kann ferner an Stelle der elektrischen
Phasendrehglieder auch akustische Phasendreh-
glieder verwenden, z. B. in Form von Schall-
umwegIeitungen, Röhren od. dgl. Von den letzteren
sollen erfindungsgemäß solche mit zunehmender
Länge und/oder verschiedener Schallgeschwindig-
keit zwischen Lautsprecherantriebssystem und
Trichter eingeschaltet werden. Auch hierbei wird,
sofern man für eine stetige Zunahme der Phasen-
drehung von einem Ende der Lautsprecherreihe
zum anderen sorgt, die Hauptstrahlrichtung gegen-
über der Senkrechten geneigt und damit die Richt-
charakteristik unsymmetrisch gemacht.
In Fig.2 ist die Verwendung von zwei Laut-
sprechergruppen der beschriebenen Art' für die
stereophonische Sc'hallwiedergäbe dargestellt, und
zwar für den Fall einer zwei'kanaligen Über-
tragungsanlage in einem Kinotheater. Die An-
ordnung ist im Grundriß dargestellt, d. h. mit
Blickrichtung von oben auf das Parkett des
Theaters. Hinter der Projektionsleinwand P be-
finden sich in horizontaler Lage auf beiden Seiten
des Wiedergaberaumes die langgestreckten Schall-
wände S I und S I, mit je z. B. sechs Einzellaut-
sprechern L1 bis L8. Jeder Lautsprechergruppe ist
eine Phawndrehkette KI bzw. KI, zugeordnet, die
an die Verstärker hI bzw. hIt angeschlossen sind,
deren Eingänge an getrenntenübertragungskanälen
liegen. Die zu übertragenden Tonfrequenzströme
gehen von einem stereophonischen Tonfilm mit zwei
getrennten Tonspuren aus und werden durch ein
Gerät abgetastet, das die Abtasteinrichtungen
doppelt enthält. Die Lautsprechergruppe auf der
Schallwand SI erzeugt die unsymmetrische Richt-
charakteristik R, und die Lautsprecheranordnung
auf der Schallwand SB die entsprechende Richt-
charakteristik R](, - deren HauptstrahlachsenAl
bzw. A], gegenüber den auf den Schallwandebenen
errichtet zu denkenden Senkrechten z. B. nach innen
zur Raummitte hin geneigt sind. Es kann aber auch
eine Anordnung gemäß Fig. 3 oder 4 gewählt werden.
Die Zuhörer, die sich auf einer bestimmten Raum-
seite befinden, sind somit inderLage,auch diegegen-
überliegende Lautsprechergruppe mit annähernd
gleicher Lautstärke zu hören, so daß auch dort der
stereophonische Richtungseffekt vorhanden ist. Die
bei der stereophonischen Wiedergabe erforderliche
Seitenkorrekturwurde schon früher mit bestimmten
Trichtersystemen einigermaßen erreicht; An-
ordnungen der oben beschriebenen Art stellen
besonders zweckmäßige und physikal,isdh korrekte
Lösungen dar, die, durch eventuelle Regelmöglich-
keiten der Phasendrehglieder, insbesondere gewisse
Anpassungsfähigkeit an die raumakustischen und
raumgeometrischen Verhältnisse gestatten.
Loudspeaker arrangement with directional effect With the directional loudspeakers in use up to now
are made with the help of funnels or mirrors
Directional characteristics with the main beam direction
symmetrical shape generated, e.g. B. in the form of a
Double circle similar to an eight, in the form of a
Kidney or club. These polar patterns are
but not in all cases or electroacoustics
sufficient, especially when the task is set
is to have as large a listening area as possible, e.g. B. in one
Theater to be evenly supplied with Sehall.
It has already been suggested certain
Directional effects with the help of group arrangements
to generate several individual speakers. Also at
this is the mostly club-shaped directional character
characteristics symmetrical to the direction of the radiation
maximums. According to the invention, a sound
speaker arrangement proposed, with the poor
At least one group of radiators consisting of several single-cell loudspeakers connected in phase is provided and means, e.g. B. in the form of electrical or acoustic Phasendrehgiieder acting on the individual loudspeakers, which are suitable for inclining the direction of the main radiation relative to the direction perpendicular to the radiation surface. This asymmetrical directional characteristic of the invention has various advantages. For example, according to a further development of the invention, it can be arranged in relation to the listening surface in such a way that the emitted frequency band in the playback room is at least approximately the same. position of the (variable) phase rotators
can be achieved that 'the
axis or lying within the listening area
Point due to the directional effect
Volume drop 'is compensated. According to a
Further development of the invention should at least
two of the unbalanced polar pattern
generating loudspeaker arrangements for the
stereophonic playback can be used.
The asymmetrical directional characteristics should
be placed in the room in such a way that at
the same electrical audio frequency power
Area for points of approximately the same volume
both loudspeaker groups, called listening area,
is as large as possible and thus within this auditory
surface for stereophonic reproduction
free localization is possible. After the so far
known methods was the exploitable hearing
area smaller or with other disadvantages
afflicted.
In one embodiment of the invention
several individual speakers, e.g. B. cone sound
speakers, lying in a row in a slat-like one
Baffle can be built in so that it is straight
Work together radiator group; according to the invention
,. become the individual speakers of the radiator group
from a common transmission channel via
electrical phase rotator fed which at
the individual speakers from one end of the La.ut-
row of speakers beginning an increasing phase
cause rotation. According to the invention, this should be so
be dimensioned that the main beam direction
opposite that perpendicular to the row of speakers
is inclined in the lying direction, namely around
such an angle that a one-sided
distortion of the directional characteristic comes about.
The phase change from system to system can
take place in equal or unequal stages
and can be used to adapt to the acoustic
ratios may be designed to be adjustable, z. B.
from an outside of the playback room
Issue. The baffle with the loudspeaker
series should preferably be
must be set up vertically, if necessary a little more
tilted back so that the distorted side of the directional.
characteristic points to the listening area. The un-
symmetrical directional characteristic is then available
ti1.al in space. In certain cases, however, is also
a! horizontal position of the asymmetrical directional
characteristic required; the loudspeaker layout
with individual voices lying in a row
speakers should accordingly then horizontally in the
Space to be arranged. It is also the same-
early use of one or more vertical
and horizontal loudspeaker arrangements possible
lich. When using for the purpose of
stereophonic reproduction, the phonetic
Speaker arrangements horizontally in the playback
so that the listening area has the same loudspeaker
strength is increased.
The invention and related details
are on the basis of FIGS. i to q, for example
purifies.
With the arrangement in Fi.g. i is in playback
room, e.g. B. in a cinema theater, the slat-like,
ie narrow high baffle S opposite the
Listening area H arranged in an elevated position. On the sonic
wall S are in a row one above the other-
lying down loudspeakers I_1 to L6, d. H. the sonic
wall is set up vertically, but it can be turned around
the angle W1 also inclined slightly backwards
be. For the recording of the dar-
bid is a microphone M and for the sale
reinforcement an amplifier V provided; the micro
phon M is in the same or in one
other room. In its place, an ab-
touch device of a sound carrier, z. B. a light
sound film or a magnetic tape
be. If the loudspeakers L1'to L8 were to be
phase, e.g. B. in parallel, immediately
connect the output of amplifier h, so
a bundled sound radiation would
causes with the directional characteristic R1 in the form
a club, whose with the main beam direction
coincident axis .A1 perpendicular to the plane
the baffle S is located. According to the invention should
however, the main direction of sound radiation is reversed
the angle W2 inclined with respect to the vertical
will. This is done according to the invention by .die
Rotary phase chain K, .the z. B. by type of at
Acoustic Pei.lern used compensator
is trained. The speakers are I_1 through 1_b
via the chain K from the upper end of the sound
wall S connected in such a way that every
speakers with a larger phase shift than the
speakers located above it. the
The main beam direction is then in the direction of the
the angle W2 inclined axis AZ, and it arises
the directional characteristic R2, which is unilaterally
tugs, d. H. is asymmetrical to the axis A2. The Ver-
The distorted side of the directional characteristic R2 points to the
Listening area H. On one in the front of the playback room
point x located on the listening surface is the
Sound amplitude a1 and at a rear
lichen point y the sound amplitude a2 is effective. the
Sound amplitude a2 at point y is due to the
greater distance from the loudspeaker group
according to the known law. Points,
those on the listening surface, but not in the axis of the
Directional characteristics are also used for
those frequencies even less sound energy
get led whose radiation around the
Central axis or the straightening axis is bundled. the
Directional characteristic R2 and its position opposite
the listening area H is now according to the invention so
directed that the radiation losses due to the
axial bundling for points, insofar as they are within
half of the listening area, but outside the directional axis "
are reduced.
While the previous loudspeaker arrangements
with directional characteristics in general
Bundling into a club is effected by
the measures of the invention the directional
widened one-sidedly in a meaningful way,
as far as the size of the listening area
makes necessary. This ensures that the
direct radiation to the points of the listening area
and in particular their peripheral areas in approximately
equal intensity and to points outside the
Listening surface in significantly reduced intensity
takes place so that, among other things, speech intelligibility
is significantly improved. Is on a listening area
for the listener this is generally the proportion of
direct radiation smaller and, provided that the
The receiver is outside of the axis, the usual one
Volume drop at the 'high frequencies is essential
Lich decreased. The distortion of the directional
characteristic R is the stronger, the larger the
Angle 14h, is by which the main streamliner
tUng Az is inclined with respect to the vertical Al.
In practice, one angle is generally sufficient
from 20 to 30 °. When the slope is very small
Angle opposite .41 is generally still done
no distortion, it is there rather by the
Phase rotation elements only the straightening axis
inclined while maintaining the club-shaped
Directional characteristic R1.
The arrangement of the speakers can, for. Am
a cinema theater expediently take place in this way, i.e. the
distorted side of the directional characteristic on the
Parquet space is set up; In connection with
an additional loudspeaker group can be provided
be trained accordingly and
is ordered, but without phase rotating elements un-
indirectly to the same person or to another
Amplifier is connected. These sounds
group of speakers creates a sharp ridhtcharak-
ter, istik perpendicular to the loudspeaker level
speaking R, and is, for example, on the rank
places furnished. It can be spatially separated from
the speakers L to L8 on a special
Baffle are attached to their speakers
however, you can also use the same baffle S
sit. The phase rotation
chain are designed so that when unoccupied
Rank this radiation optionally to the parquet
he follows.
In the invention, instead of the conical
loudspeakers also used funnel loudspeakers
that are expedient with pressure transformation
work. One can also replace the electric
Phase rotators also acoustic phase rotators
use links, e.g. B. in the form of sound
detour lines, tubes or the like. Of the latter
according to the invention, those with increasing
Length and / or different sound velocities
between loudspeaker drive system and
Funnel can be switched on. Here too,
provided that a steady increase in the phase
rotation from one end of the row of speakers
on the other hand ensures that the main beam direction is opposite
inclined above the vertical and thus the directional
characteristic made asymmetrical.
In Fig. 2 the use of two sounds
Speaker groups of the kind described 'for the
stereophonic sound reproductions shown, and
in the case of a two-channel over-
transmission system in a cinema theater. The arrival
order is shown in the plan, ie with
Direction of view from above onto the parquet of the
Theater. Behind the projection screen P
are found in a horizontal position on both sides
of the playback room the elongated sound
walls SI and SI, each with z. B. six single voices
speakers L1 to L8. Each speaker group is
a phase rotation chain KI or KI, assigned to the
are connected to the amplifiers hI or hIt,
their inputs on separate transmission channels
lie. The audio frequency streams to be transmitted
go from a stereophonic sound film with two
separate audio tracks and are replaced by a
Scanned device that the scanning devices
contains double. The loudspeaker group on the
Baffle SI generates the asymmetrical directional
characteristic R, and the speaker layout
on the baffle SB the corresponding directional
characteristic R] (, - whose principal ray axesAl
or A], opposite those on the baffle levels
erected to be imagined perpendicular z. B. inwards
are inclined towards the center of the room. But it can also
an arrangement according to FIG. 3 or 4 can be selected.
The listeners who are in a certain spatial
side are therefore in a position to also
overlying loudspeaker group with approximately
to hear the same volume, so that there too the
stereophonic directional effect is present. the
required for stereophonic playback
Page correction has been determined earlier with
Funnel systems to some extent achieved; At-
regulations of the kind described above
particularly expedient and physical, isdh correct
Represent solutions that, through possible control options
abilities of the phase shift elements, in particular certain
Adaptability to the room acoustics and
allow spatial geometric relationships.