DE8509965U1

DE8509965U1 - Elektroakustische Anordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören

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Publication number: DE8509965U1
Application number: DE19858509965
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3512155C2; DE3512155A1

Description

Beschreibung Elektroakiistische Anordnung für richtunosorientiertes. räumliches Hören

Die Erfindung betrifft eine elektroakustische Anordnung für rxchtui-iQscrie.'itiertes, räumliches Hören mit Mikrofonen auf der Aufnahmeseite und Lautsprechern auf der Wiedergabeseite.

Die vorgegebene elektroakustische Anordnung soll ein originalgetreues, gleichmäßiges Erfassen aller Schallereignisse im Raum mit Richtungsinformationen ermöglichen.
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Es ist bekannt, daß es verschiedene elektroakustisch» Anordnungen für räumliches Hören gibt. Die meisten Anordnungen arbeiten mit zwei Kanälen z.B. Stereophonie. Hier sind für die Mikrofonaufnähme die Anc dnungen MS, XY, ORTF, OSS, KU 81, KK ICNT₅ A/B, und PZIi zu nennen. Es wird auf folgende Literatur hingewiesen: "Bericht über die 13. Tonineistertagung in München vom 21.-24. Nov. 1984" Seiten 75-84, 95-102, 137-153, 158-169, 170-184; "Fortschritte der Akustik DAGA 84" Seiten 117-128, 223-226, 279-282. Es ist bekannt, daß es eine vierkanalige elektroakustische Anordnung unter \ der Bezeichnung "Quadrophonie" gibt. Dieses Verfahren arbeitet mit vier

Mikrofonen und vier Lautsprechern, die im Quadrat oder Rechteck horizontal angeordnet sind« Ortungen sind im horizontalen Bereich möglich. Auch kann der Kopf bei der Wiedergabe dem horizontalen Hörereignisort zugewendet werden. Es ist weiterhin bekannt, daß Quadrophonie-Mikrofone in kompakter Anordnung existieren, z.B. Neumann QM 69.

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Die Wiedergabe über zwei Stereolautsprecher, beliebig welche Aufnahmetechnik angewendet wird, bildet nur eine Stereobasis; das heißt, das gesamte Hörereignis muß und kann sich nur in Form von Phantomschallquellen zwischen zwei Lautsprechern aufbauen. Eine Tiefenstaffelung kann nur winter ; 30 der Basis der beiden Lautsprecher mangelhaft wahrgenommen werden. Kopf- oder Körperbewegungen zu anderen Richtungen sind nicht möglich, da keine anderen Richtungen angeboten werden. Die spezifische Akustik des Originalraumes läßt sich nur sehr eingeschränkt wiedergeben.

Als Beispiel soll hier die OSS-Anordnung für die Nikrofonseite dienen, ν 35 d?e mit zwei Druckempfängern arbeitet. Hiermit wird der Raum in zwei Hälften geteilt, in denen alle Rauminformationen untrennbar konzentriert enthalten sind. Diese Hälften we^rden dem linken und rechten Kanal zugeführt. Eine Ortung außerhalb der Stereobasis und eine differenzierte, richtungsorientierte Erfassung der Scha!lereignisse des ganzen Raumes vertikal und horizontal - ist deshalb nicht möglich.

Mit den Kunstkopf-Systemen und entsprechenden Kopfhörern ist der Räumlichkeitseindruck relativ höher. Di^Λ Raumortung ist als ungenügend anzLisel'en. Eine Drehung des Kopfes zum Einkreisen des Schallereignisortes ist nicht möglich. Der Stand der Technik geht dason aus, daß zwei Mikrofone, in die äußeren Gehörgänge eines Kunstkopfes gesetzt, alle Signale für die Ortung liefere. Besonderer Wert wird auf die Außenohrnachbildung gelegt, obwohl der Mensch auch mit ζ gestopften Ohren noch : crten kann. Es ist anzuzweifeln, daß die Kunstkopftechnik zum Ziel des

,j Hörens und Ortens entsprechend dem menschlichen Gehör führen kann.

' 50 Ein fiuaütätskriterium für Mikrofone, Lautsprecher und Kopfhörer ist der Begriff der Räumlichkeit. Käufer von hochwertigen Wiedergabegeräten geben viel Geld aus, um den Öriginalklang optimal zu erhalten, Die Enttäuschung über mangelnden Raumklang führt zn größeren finanziellen Ausgaben für HiFi-Qeräte, spvziell Lautsprecher· Die hauptsächliche Ursache liegt jedoch bei den bestehenden Anordnungen dör elektroakustischer Gattung und entspricht dem Stande der Technik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektroakustisch Anordnung für richtungsörientiertes, räumliches Hören mit nur vier Mikrofonen auf der Aufnahmeseite und nur vier Lautsprechern auf der Wiedergabeseite zu schaffen, die es ermöglicht, Schallereignisse aus dem ganzen Raum gleichmäßig, nahtlos und originalgetreu aus allen Richtungen horizontal und vertikal zum Beispiel von rechts, links, vorne, hinten, oben und unten zu erfassen und auf der Wiedergabeseite entsprechend hören zu können; Kopf- und Körperhaltung sollen beliebig verändert werden können, um z.B· eine Hinwendung zu dem jeweiligen Schallereignis zu erinögl ichen.

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Wandler - vier Mikrofone auf der Aufnahmeseite und vier Lautsprecher auf der Wiedergabeseite - an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet sind.

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¹Jm auf der Aufnahmeseite die vier Mikrofone in Tetraeder·?ormation anzuordnen, werden die Schalldruckempfänger in eine Kugel von 200 mm Durchmesser - die Membranen jeweils bündig mit der Kugeloberfläche - eingebaut. Die Lange aller Tetraederkanten beträgt 163 mm. Dies ist der direkte Abstand von allen Mikrofonen zueinander. Für Aufnahmen mit mehr oder weniger als vier Mikrofonen findet die Kugel auch Verwendung, zum Beispiel für Stereoaufnahmen bei NichtVerwendung oder -anordnung von zwei Mikrofonen aus der Tetraederformation. Prinzipiell ist jede Position der Tetraeder-Anordnung möglich. Der Mittelpunkt der Kugel entspricht dem Schwerpunkt des Tetraeders und auf der Wiedergabeseite dem zentralen Hörplatz. Bei der gewählten Position zeigt die Spitze der "Pyramide" nach oben. Es ergeben sich für die Schallwandler folgende Hauptrichtungen: OBEN Q, VGRNE RECHTS VR, VORNE LINKS VL, und HINTEN H.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dal? Hörereignisse besonders originalgetreu bezüglich Räumlichkeit, Klangcharakter und Ortbarkeit aus allen Richtungen, horizontal und vertikal, aufgenommen und wiedergegeben werden können. Durch die "Tetraphonie", - Tetraederanordnung von vier gleichen Mikrofonen, analog vier gleichen Lautsprechern - wird der gesamte Aufnahmeraum regelmäßig in vier kongruente Sektionen geteilt. Der Schwerpunkt des Tetraeders entspricht dem Mittelpunkt der Umkugel. Besonders nahtlose und gleichmäßige Grenzen der Sektionen werden durch den Einbau der Anordnung in eine Kugel gemäß Anspruch 6 erzielt. Als Vorteil ist die hohe Lokalisationsschärfε zu nennen.

Ein großer Vorteil besteht darin, daß mit nur vier Mikrofonen sechs Stereobasen erzielt werden. Bei der Quadrophonie bilden sich nit vier Wandlern nur yisr Stereobasen. Die Stereophonie mit zwei Kanälen hat nur eine Stereobasis.

Die "Tetraphonie" hat den Vorteil, daß sich zwischen allen Wandlern direkte Stereobasen bilden können, da jeder Wandler jeden als direkten Nachbarn hat. Auf jeder dieser Stereobasen bauen sich Phantomschallquallsn auf. Bedingt durch die Regelmäßigkeit der angeordneten Wandler ensteht rund uffl die Tetraeder-Umkugel eine sehr große Anzahl von Phantomschallquellsn. Diese können passiv geortet werden, d.h. der Kopf verbleibt in seiner Position. Oder bei Ortungsunsicherheit kann der Kopf oder der Körper - wie beim natürlichen Hören - gebeugt, gesenkt, gedreht und/oder gewendet werden, bis die Schallquelle eindeutig lokalisiert ist. Das ist bei der Stereophonie nicht und bei der Quadrophonie nur im Horizontalbereich möglich,

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Warum die oben genannten Vorteile der "Tetraphonie" so wichtig sind'für originalgetreue Mikröfönäuf nahmen, soll nachstehend erklärt werden· Ber Klangcharäkter eines Musikinstrumentes hängt sehr von seiner spezifischen Schallausbreitungsart ab. Der authentische Klang eines Orchesters 5 oder einer Orgel wird encscheidend durch den Raum geprägt. Die Kirchenorgel mit ihren in Höhe, Breite und Tiefe verteilten Pfeifen erzeugt eine komplexe Schallausbreitung. Zeit, Inhalt und Richtungsverlauf der Schallausbreitung und des Nachhalls werden durch das Volumen, die unterschiedlichen Absorptionen, Reflexionen und durch die individuelle Architektur wesentlich bestimmt. Daraus resultiert der Klang der Kirchenorgel oder der Originalklang einer Orgel in einer bestimmten Kirche. Denn das akustische c.rfä55cn uc5 äpeZiriäCiitrn ulrfuBrciucS EriTiuQxlCtit. u53 π ϊ S d £ Γ ι: Γ K S ΰ Π Ε: Π ciücä bestimmten Raumes.

Es gibt Aufnahmesituationen, bei denen die Schallquellen innerhalb einer Veranstaltung rundherum verteilt sind: Live-Konzerte mit Orchester, Orgel,

Chor und Gemeinde, abwechselnd oder gleichzeitig aus verschiedenen Rich- f ) tungen Instrumentenspiel und Gesang, von vorne, hinten, oben und unten.

Bei der Stereophonie würde das gesamte Hörereignis in eine kleine Stereabasis gepreßt, über die man nicht hinausproduzieren kann. Bei der "Tetraphonie" wird der gesamte Aufnahmeraum "maßstabgerecht" in den Wiedergaberaum transponiert. Es ist also bei der Wiedergabe noch weitgehend möglich, den günstigsten Hörplatz zu wählen: Näher zum Chor nach vorne oder näher zur Orgel nach hinten; die Orgel von hinten oben hören oder sich ihr zuwenden, um sie dann von vorne oben zu hören. An jedem Platz innerhalb des Lautsprecher-Tetraeders ist die Original-Räumlichkeit vorhanden, nach Wahl diffuser oder direkter.

Alle mit dem Gehör normal erfaßbaren Schallereignisse können mit der vierkanaligen "Tetraphonie" ohne größeren Aufwand von Zusatz- oder Stützmikrafonen und entsprechenden Mischpultkanälen sowie Halleinrichtungen aufgenommen werden. Bei aufnahmewürdigen Schallereignisssn brauchen keine Manipulationen mehr vorgenommen zu werden. Hierbei hilft der Vorteil der "Tetraphonie", den Mikrofonstandort freier gestalten zu können. Der Hallradius hat weniger Bedeutung als bei den bekannten Verfahren.

Der Abstand der Mikrofone zueinander, 163 mm, ermöglicht auch eine zweikanalige Stereoaufnahme im Sinne eines "Squivalenzmikrofones". Hier wer- Γ) den nur zwei Wandler benötigt. Auch für diese Aufnahmen wirken sich die speziellen Eigenschaften der Kugel sehr positiv aus.

Anhand der Zeichnung sollen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden näher beschrieben werden.

Für die Hikrofonaufnähme zeigt die Figur einen Körper in Form einer Kugel mit vier SchalldruckempfIngern an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet. Die Membranen sind bündig mit der Kugeloberfläche und nach außen gerichtet. Der Durchmesser der Kugel beträgt 200 mm.

Für die Wiedergabe sind vier Lautsprecher an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet. Alle Lautsprecher haben den gleichen Abstand zueinander; dieser wird durch die Größe des Wiedergabsraumes bestimmt. Die Membranen sind nach innen zum Schwerpunkt des Tetraeders, dem zentralen Abhörplätz, gerichtet.

Es ergeben sich die Richtungsbezeichnungen?

OBEN 0, VORNE RECHTS VR, VORNE LINKS VL und HINTEN H.

Hierzu ein Blatt Zeichnung

Claims

1. Elektroakustisehe Anordnung für richtungsorientiertes, räumliches Hören mit Mikrofonen auf aer Aufnshmeseite und/oder Lautsprechern auf der Wiederqabeseite,

5 dadurch gekennzeichnet, daß vier gleiche Wandler, Mikrofone und/oder LautE_t:recher, an den Ecken eines Tetraeders angeordnet sind, um Schäliereignisse aus allen Richtungen, horizontal und vertikal, aufnehmen und/oder wiedergeben zu können,

Sj 10 2. Elektroakustisch^ Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone in einer Kugel eingebaut sind.

I 3. Elektroakustisehe Anordnung nach Anspruch 1 und 2

I 15 dadurch gekennzeichnet, daß Schalldruckempfanger verwendet werden.

I 4. Elektroakusti-ehe Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 3

I dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen der Mikrofone bündig mit der

Ϊ Kugeloberfläche siru'

I 20

f 5. Elel;troakusti5che Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4

I dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel resonanzarm ist.

;> 6. Elektroakusti sehe Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5

I 25 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kugel 200 mm

I beträgt.

\ 7, Elel·troakustische Anordnung nach Anspruch 1

i d^j'urch gekennzeichnet, daß die Kantenlänge des Mikrofon-Tetraeders

I 30 163 mm beträgt.

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