DE940048C - Vorrichtung zur stereophonischen Schalluebertragung - Google Patents

Description

Vorrichtungen zur Schallübertragutig auf akustisch-elektrischem Wege unter Beibehaltung der Raumwirkung zur sogenannten stereophonischen Schallübertragung bestehen gewöhnlich aus mehreren Schallaufnahmevorrichtungen, die durch voneinander getrennte Kanäle mit mehreren räumlich getrennt aufgestellten Wiedergabevorrichtungen verbunden sind und bei denen die Intensitäts- und Zeitdifferenz der auf den verschiedenen getrennten Schallaufnahmevorrichtungen ankommenden Schallschwingungen durch die elektrischen Kanäle unverändert auf die Wiedergabevorrichtungen übertragen wird. Für eine gute stereophonische Wiedergabe

war es bisher üblich, die Auifnahmevorrichtuingen in einem Abstand voneinander aufzustellen, der von derselben Größenordnung wie der Abstand der Wiedergabegeräte ist. Für eine stereophonische Schallwiedergabe in einem Saal für mehrere Zuhörer, bei der die Wiedergabegeräte in einem ziemlich großen Abstand voneinander an einer der Seitenwände angebracht sind, mußten also die Aufnahmegeräte auch über die Breite des Aufnahmeraumes verteilt werden.

Für verschiedene Zwecke besteht der Bedarf an einer einfachen kompakten Schallaufnahmevorrichtung, deren Aufstellung weniger Raum erfordert

und nicht so kritisch ist, wie es bei mehreren einzelnen Mikrophonen der Fall ist.

Es sind" schon Verstärkeranlagen mit stereophonischer Schallübertragung bekannt, bei denen die beiden Mikrophone einander diametral gegenüber in einer Kugel angebracht sind und bei denen jedes Mikrophon mittels eines getrennten Verstärkerkanals entweder mit einem Lautsprecher oder mit einem der Hörer eines Doppelkopfhörers ίο verbunden ist. Diese Kugel von etwa 20 bis 22 cm Dusrehmesser dient als akustisches Hindernis zwischen den beiden Mikrophonen und verursacht trotz des geringen Mikrophonabstandes - die für die stereophonische Wiedergabe erforderliche Zeit- und Intensitätsdifferenz.

Werden solche Schallaufnahmegeräte entweder mit einer Wiedergabe durch Lautsprecher oder mit Kopfhörern in Anlagen verwendet, in denen Qualitätsbedingungen an den wieder gegebenen Schall ao und an die gute stereophonische Wiedergabe gestellt werden, so ergibt sich, daß im allgemeinen diese Schallaufnahmegeräte weniger geeignet sind, da die auftretende stereophonische Wirkung bei der Wiedergabe viel stärker ist als die natürliche Richtungswirkutng des Schalles der ursprünglichen Schallquelle. Diese Erscheinung wird dadurch erklärt, daß das genannte akustische Hindernis eine so gute akustische Abschirmung bietet, daß sogar schon bei einer geringen seitlichen Verstellung der Schallquelle die Intensität an dem der Schallquelle zugekehrten Mikrophon viele Male größer ist als die an dem Mikrophon auf der gegenüberliegenden Seite des akustischen Hindernisses, so daß der wiedergegebene Schall nahezu ausschließlich von einem Lautsprecher herzukommen scheint. Eine weitere seitliche Verstellung der Schallquelle ist an der Wiedergabestelle praktisch nicht mehr wahrnehmbar.

Erfindungsgemäß sind bei Vorrichtungen zur stereophonischen Schallübertragung von einem geschlossenen Raum aus mittels mehrerer durch getrennte Kanäle verbundener Schallempfänger und Schallwiedergabegeräte die Schallempfänger derart an einem Gegenstand angebracht, daß dieser Gegenstand praktisch ein akustisches Hindernis entsprechend einer Kugel von höchstens 14 cm Durch- ' messer darstellt. Dies bedeutet, daß Schallschwingungen unterhalb dieser Frequenzgrenze auf den Schallauifnahmegeräten praktisch mit gleicher Intensität ankommen und daher auch bei einer seitlichen Aufstellung der Schallquelle keine Intensitätsdifferenz zwischen den Wiedergabevorrichtungen herbeigeführt wird. Der wiedergegebene Schall besteht also aus Schwingungen niedriger Frequenzen ohne stereophonische Wirkung und aus Schwingungen höherer Frequenzen mit einer der Intensitätsdifferenz an den Schallaufnahmegeräten entsprechenden stereophonischen Wirkung. Das Ohr des Zuhörers kombiniert dies zu einer einzigen Wiedergabe mit einer scheinbaren Richtung der Schallquelle mit einer geringeren Abweichung des ■Wiedergabegerätes für die niedrigen Frequenzen als die, welche nur die Intensitätsdifferenz der höheren Frequenzen an den Schallaufnahmegeräten veranlassen würde. Autf diese Weise ist eine größere Verstellung der Schallquelle noch bei der Wiedergabe wahrnehmbar.

Es ist bekannt, daß ein Gegenstand nur dann ein Hindernis für eine akustische Schwingung bildet, wenn die mittlere Abmessung von der Größenordnung oder größer als ein Viertel der Wellenlänge dieser Schwingung ist. Für kugelförmige Gegenstände muß also die Abmessung gemäß der Erfindung, höchstens etwa 14 cm sein. Andere Gegenstände, z. B. Vielflache, müssen zu dem gleichen Zweck: einen einer Kugel dieses Durchmessers entsprechenden Inhalt besitzen, vorausgesetzt, daß die Mindest- und Höchstabmessungen nicht zu sehr voneinander verschieden sind.

Um die stereophonische Wirkung durch die kleinen Abmessungen des akustischen Hindernisses nicht zu viel abzuschwächen, werden vorzugsweise die Abmessungen wenigstens derart gewählt, daß Frequenzen von 1000 bis 1100 Hz noch abgeschirmt werden. Der Mindestinhalt muß daher einer Kugel von 8 cm Durchmesser entsprechen.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführuingsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι stellt eine stereophonische Schallwiedergabeanlage in einem Bühnenrautm dar;

Fig. 2 zeigt eine stereophonische Schallwiedergabevorrichtung für Schwerhörige.

In der Fig." 1 ist 10 der Bühnenra-uni, an den der Saalraum 11 angrenzt. Auf der Bühne an der Vorderseite ist die Schallaufnahmevorrichtung aufgestellt, die aus einem akustischen Hindernis in Form einer Kugel 15 mit einem Durchmesser von 12 cm besteht, die mit zwei zu beiden Seiten der Kugel 15 einander diametral gegenüberliegenden Mikrophonen 16 umd 17 versehen ist. Diese Mikrophone sind auf der Außenseite der Kugel befestigt. Falls es aus ästhetischen Erwägungen erforderlich ist und die Abmessungen der Mikrophone dazu nicht beschwerlich sind, können sie aber auch zu beiden Seiten in die Kugel eingelassen werden. Werden die Mikrophone an der Außenseite der Kugel angebaut, so soll man aber berücksichtigen, daß die Kugel 15 auch weiterhin ein akustisches Hindernis zwischen den beiden schallaufnehmenden Elementen bilden muß. Sind diese so weit von der Kugel entfernt, daß Schallschwingungen oberhalb 600 Hz die beiden Mikrophone von seitwärts, z. B. von der Schallquelle 14 ab, erreichen können, ohne eine akustische Abschirmung von der Kugel zu erfahren, so wird die stereophonische Wirkung nur durch den Abstand zwischen den beiden Schallaufnahmeelementen bestimmt. Bei dem verhältnismäßig kleinen Mikrophonabstand in bezug auf den Abstand zwischen der Schallquelle und den Mikrophonen wird praktisch keine stereophonische Wirkung mehr wahrgenommen.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Aufstellung werden die Schallschwingungen sämtlicher Frequenzen der Schallquelle 13, welche sich gerade gegenüber der S challaufnahmevörrichtung senk-

recht zu der Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen 16 und 17 befindet, die beiden Mikrophone ohne Zeitdifferemz und mit gleicher Intensität erreichen. Die Wiedergabestärke und die Phase des Schalles der beiden mit den Mikrophonen 17 bzw. 16 verbundenen Lautsprecher 18 und 19 sind also auch gleich. Diese Lautsprecher sind derart im Saal 11 aufgestellt, daß sie für die Stereophonische Schallwiedergabe geeignet sind, d. h., der Abstand zwisehen ihnen senkrecht zu ihrer Hauptstrahlungsrichtung ist an die Breite des -wiederzugebenden Schallgebietes angepaßt. Eine sehr gute Aufstellung ist zu beiden Seiten der Bühne. Der Zuhörer im Saal 11 hört den Schall auch scheinbar aus der Mitte zwischen den Lautsprechern herkommen.

Die Schallquellen 12 und 14 befinden sich seitlich von der Schallauifnahmevorrichtung. Von der Schallquelle 12 erreicht der Schall direkt das Mikrophon 17; auf dem Wege des Schalles nach dem Mikrophon 16 befindet sich für Schallschwingungen oberhalb 600 Hz ein Hindernis in Form der Kugel 15. Die Schallschwingungen müssen sich um diese Kugel herum bewegen und kommen daher mit geringerer Intensität auf dem Mikrophon 16 an.

Dieses akustische Hindernis ist aber so bemessen, daß Schallschwingungen niedrigerer Frequenz und also längerer Wellenlänge durch dasselbe nicht gehindert werden. Diese Schwingungen kommen auf den beiden Mikrophonen mit praktisch gleicher Intensität an. Die Schallwiedergabe für den Zuhörer im Saal 11 besteht also aus der Wiedergabe der Schwingungen bis 600: Hz scheinbar von der Mitte zwischen den Lautsprechern 18 und 19 aus und der Wiedergabe der höheren Frequenzen scheinbar von einem Punkt zwischen den beiden Lautsprechern in der Nähe des Lautsprechers 18. Der Einfluß der abschirmenden Wirkung der Kugel 15 ist aber so groß, daß die Intensitätsdifferenz des Schalles an den Mikrophonen 16 und 17 schon bei einer geringen Verstellung der Schallquelle aus der Stellung 13 nach der Stellung 12 oder 14 einen bedeutenden Wert erhält. Für den Zuhörer wird der Eindruck erweckt, daß bei einer geringen wirklichen Verstellung der Schallquelle eine große seitliche Verstellung der scheinbaren Schallrichtung entsteht. Bei einer weiteren Verstellung ändert sich die scheinbare Richtung sehr wenig.

Wenn nun eine große scheinbare Verstellung von Schwingungen oberhalb 600 Hz zusammen mit dem Nichtversteilen des Schalles unterhalb 600 Hz auftritt, so kombiniert das menschliche Ohr diese Verstellung zu einer geringeren scheinbaren seitlichen Verstellung des totalen Schalles. Die zu große abschirmende Wirkung des Hindernisses 15 für Frequenzen oberhalb 600 Hz wird dadurch geebnet.

Bei kleineren Abmessungen, des Hindernisses steigt die Frequenzgrenze der nicht abgeschirmten Schwingungen. Praktisch hat sich ergeben, daß für die Wiedergabe der menschlichen Stimme diese Grenze 1100 Hz nicht übersteigen darf, um die stereophonische Wirkung nicht ganz auszuschalten. Der kleinste Durchmesser ist deshalb entsprechend ein Viertel der Wellenlänge von Luftschwingungen von 1100 Hz etwa 8 cm.

In der Fig. 2 ist eine solche Anlage zur Verwendung von Schwerhörigen in Hör- und Versammiungssälen, Kirchen u. dgl. dargestellt. Vor dem Sprecher 20 befindet sich auf einem Tisch 21 eine Schallaufnahmevorrichtung, die aus einer Kugel 22 als akustisches Hindernis mit zwei Mikrophonen 23 und 24 besteht. Diese Mikrophone sind über die üblichen Verstärker und Regelvorrichtungen mit den Hörern 27 bzw. 26 eines vom Schwerhörigen 25 getragenen Doppelkopfhörers verbunden.

Wie an Hand der Fig. 1 beschrieben wurde, tritt auch hier die Erscheinung auf, daß die Schallschwingungen, für welche die Kugel 22 keine akustische Abschirmung bildet, also von einer Wellenlänge, die größer als das 4fache des Durchmessers der Kugel ist, keine stereophonische Wirkung herbeiführen. Diese werden vom menschlichen Ohr mit den Schallschwingungen kürzerer Wellenlängen, die wohl eine Intensitäts- und Phasendifferenz in den beiden Hörern 26 und 27 aufweisen, kombiniert. Demzufolge liegt die scheinbare Richtung des Schalles näher nach der Richtung senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den Mikrophonen 23 und 24 als die wirkliche Richtung, von der aus der Sprecher 20 die Aufnahmevorrichtung 22 bespricht. Dies fördert im vorliegenden Fall die natürliche Wiedergabe, da der Winkel, unter dem der Schall des Sprechers 20 die Aufnahmevorrichtung 22 erreicht, größer ist als der Winkel, unter dem dieser Schall den Zuhörer 25 direkt erreichen würde, wenn er auf rein akustischem Wege den Sprecher 20 hörte.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur stereophonischen Schallübertragung von einem geschlossenen Raum aus mittels mehrerer durch getrennte Kanäle verbundener Schallempfänger und Schallwiedergabegeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallempfänger derart an einem Gegenstand angebracht sind, daß dieser Gegenstand zwischen diesen Schallempfängern ein akustisches Hindernis entsprechend einer Kugel von höchstens 14 cm Durchmesser darstellt. no

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand, an dem die Schallempfänger angebracht sind, aus einem Vielflach besteht, in das die Mikrophone aufgenommen sind, und dessen Einfluß als akustisches Hindernis höchstens dem einer Kugel mit einem Durchmesser von 14 cm entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand wenigstens einen Inhalt besitzt, der dem einer Kugel mit einem Durchmesser von 8 cm entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine im Schallaufnahmeraum aufgestellte Kugel mit einem Durchmesser von 8 bis 12 cm, in der einander diametral gegenüber zwei Mikrophone angebracht sind,

940 04β

und durch zwei in einer Richtung senkrecht ζυι ihrer Hauptstrahlungsrichtung in einem für die Stereophonische Schallwiedergabe an den Wiedergaberaum, angepaßten Abstand voneinander aufgestellte Lautsprecher, welche durch getrennte Kanäle mit den Mikrophonen verbunden sind. ■ Angezogene Druckschriften:
von Braunmühl, Hans Joachim, und Weber,

"Walter, Einführung in die angewandte Akustik, Leipzig 1936, S. 209;

Philips' Technische Rundschau,

5. Jahrgang,

1940, S. 108 bis 1x5.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

I 509 663 3.56