DE9403798U1 - Vorrichtung zur Mehrkanalton-Signalaufzeichnung - Google Patents

Description

• I · ·

Dipl.-Ing. Florian König ma/hu

Vorrichtung zur Mehrkanalton-Signalaufzeichnung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mehrkanal-Aufzeichnung von Tonsignalen mittels einer Mehrzahl von Mikrophonen zur Erfassung von Schallereignissen, die von zumindest einer Schallquelle erzeugt werden.

Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet der dreidimensionalen Wiedergabe aufgezeichneter Schallereignisse über mehr als zwei Lautsprecher zur Erzeugung eines Raumklangeindrucks, der dem Liveereignis hinsichtlich seiner räumlichen Struktur nahekommt. Diesbezügliche Aufnahme- und Wiedergabevorrichtungen sind in den siebziger Jahren unter dem Oberbegriff "Quadrophonie" vermarktet worden. Diese frühen Bemühungen zum Thema Quadrophonie konnten sich jedoch mangels Akzeptanz beim Verbraucher sowie mangels einer einheitlichen Norm und eines zu geringen Softwareangebots nicht durchsetzen. Erfolgreich hingegen sind die Bemühungen verlaufen, Raumklang für Kinofilme zu realisieren. Hierbei konnte sich, beginnend mit den frühen achtziger Jahren, das Klangaufzeichnungs- und Wiedergabesystem der Firma Dolby Laboratories durchsetzen ("Dolby Stereo" und "Dolby Surround"). Dieser Raumklang per Film ist zwischenzeitlich dabei, sich auf dem Gebiet von Heim-Videoanlagen durchzusetzen. Dieses Raumklangsystem hat zusätzlich zum herkömmlichen Stereotonsignal ein aus diesen abgeleitetes Mittensignal und zumindest ein weiteres Signal, das über einen Lautsprecher hinter den Hörern wiedergegeben wird und ausschließlich Raumtonsignaleanteile enthält, die aus dem ursprünglichen Schallereignis abgeleitet sind. Hierbei han-

delt es sich jedoch nicht um eine diskrete Quadrophonie, sondern um eine Simulation derselben.

Seit einigen Jahren wird daran gearbeitet, eine hochqualitative HDTV-Mehrkanal-Fernsehton-Wiedergabe zu standardisieren. Dieses System verfügt über mindestens fünf diskrete Tonkanäle, die in ihrer Basisversion über ein Paar vordere und hintere Lautsprecher und einen vorderen Mittenlautensprecher wiedergegeben werden. Mit einer hierfür geeigneten Mehrkanal-Aufnahmetechnik wird derzeit noch experimentiert, wobei für eine simple Aufnahmesituation mit von vorne eintreffenden (Direkt-) Tonsignalen drei Mikrofone (Links-, Rechts- und Center-Kanal) vorgeschlagen werden.

Bislang erfolgt die Mehrkanal-Tonsignal-Aufzeichnung für die vorstehend genannten Systeme überwiegend mit der konventionellen Mehrmikrophonanordnung, bei der am Aufnahmeort über der Schallquelle sowie um diese herum eine Vielzahl von Mikrophonen positioniert wird, wobei ein Teil der Mikrophone im wesentlichen den Direktschallanteil und ein weiterer Teil den indirekten, beispielsweise reflektierten Schallanteil erfaßt. Nachteilig ist dabei die relativ schlechte Trennung zwischen den jeweiligen Tonsignalen sowie der große Aufwand, der durch die hohe Anzahl von Mikrophonen verursacht ist. Insbesondere eignen sich die bekannten Aufzeichnungsvorrichtungen weniger für den mehrkanaligen HDTV-Ton, da vom Tonmeister hierbei ein höherer Aufwand bei der Zusammenmischung der einzelnen Tonsignale betrieben werden muß. Speziell dann, wenn beispielsweise bei einer 0 Sport-Live-HDTV-Tonübertragung schnell und einfach eine Standard- bzw. Grundmikrophonanordnung gewählt werden muß.

Ferner hat der Anmelder festgestellt, daß mit herkömmlichen Mehrkanal-Tonsignal-Aufzeichnungsvorrichtungen erstellte Aufnahmen sich weniger zur Wiedergabe über einen von ihm entwickelten Vierkanal-Kopfhörer eignen, der zusätzlich zu

den beiden Schallwandlern zur Stereowiedergabe ein weiteres Paar an Schallwandlern umfaßt. Dem Vorschlag des Anmelders gemäß sind die beiden Schallwandler zur Wiedergabe des Stereosignals, ausgehend von der herkömmlichen Anordnung dieser Schallwandler, dem Gehörgang gegenüberliegend, nach vorne und überwiegend nach hinten in den Kopfhörergehäusen angeordnet. Die beiden anderen Schallwandler sind zur Wiedergabe der Raum- bzw. Effekttonsignale bestimmt, wie sie z.B. beim HDTV-Fernsehton zur Verfügung gestellt werden. Diese beiden Schallwandler sitzen dem Vorschlag des Anmelders entsprechend ungefähr vor dem Gehörgang, also zirka an der herkömmlichen Position von üblichen Stereokopfhörern.

Während sich mit einem Kunstkopf erstellte Stereoaufnahmen, abgesehen von einer eindeutigen Vorneortbarkeit, relativ gut zur Wiedergabe über einen Kopfhörer eignen, sind mit einer Doppelkopfanordnung erstellte Quadrophonieaufnahmen weniger geeignet, über den vom Anmelder entwickelten Vierkanalkopfhörer mit einem zufriedenstellenden Raumeindruck 0 wiedergegeben zu werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Mehrkanal-Aufzeichnung von Tonsignalen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der, mit einfachen Mitteln, diskrete Vierkanal-Aufnahmen mit sehr guter Kanaltrennung erstellt werden können, die als Grundlage für den HDTV-Fernsehton geeignet und mit gleich gutem Ergebnis über Lautsprecher sowie über den genannten Vi.erkanal-Kopfhörer wiedergegeben werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Kern sieht die Erfindung daher mit anderen Worten einen Kasten ähnlich einem muschelförmigen Souffleurkasten vor,

• ·

• ·

der nach vorne offen und nach oben, zur Seite und hinten geschlossen ist und als akustische Trennwand für zwei Mikrophonpaare dient, von denen ein erstes Paar innen im Kasten an der Rückwand desselben und das zweite Paar, dem ersten Paar gegenüberliegend, außen am Kasten angeordnet ist. Dadurch kann mit einem Minimum an Mikrophonen eine Vierkanalaufnahme erstellt werden, die sich durch eine hohe Kanaltrennung zwischen den Stereotonkanälen und den beiden "Effektkanälen" zur Aufzeichnung der Raumklanganteile des Schallereignisses gewährleistet. Die Grundlage hierfür ist die Raumform des Kastens und die Anordnung der Mikrophone innerhalb bzw. außerhalb des Kastens so, daß die im Kasten angeordneten Stereomikrophone im wesentlichen nur den Direktschallanteil des Schallereignisses sowie gegebenenfalls einen geringfügigen Anteil von Schallreflexionen von vorne erfassen, während die auf der Rückseite des Kastens angeordneten beiden Mikrophone seitliche Schallanteile sowie von oben und hinten kommende Schallanteile (Reflexionen) des Schallereignisses erfassen. Mit anderen Worten schafft 0 der erfindungsgemäß vorgesehene Kasten eine gezielte Abschattung der Schallereignisse für die o.g. Mikrophonpaare, wobei der durch den Kasten abgeschattete Anteil der Schallereignisse jeweils vom anderen, nicht abgeschatteten Mikrophonpaar erfaßt wird.

Vorteilhafterweise werden die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgezeichneten Tonsignale hinsichtlich der Klangbildneutralität durch eine hierfür geeignete, Tonsignalentzerrerschaltung entzerrt, die die akustischen Verhältnisse für die beiden Mikrophonpaare innerhalb und außerhalb des Kastens zugunsten einer Klangbildneutralität entzerrt. Für die HDTV-Norm sind außerdem die Links-Rechts-Tonsignalanteile zu einem Summensignal für den Center-Lautsprecher-Kanal zusammen zu mischen.

Es hat sich herausgestellt, daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl zur Wiedergabe über eine Mehrzahl von Lautsprechern, insbesondere über vier Lautsprecher, sowie über den genannten Kanalkopfhörer eignet. Außerdem sind die derart erstellten Tonsignalaufzeichnungen kompatibel für eine reine Stereowiedergabe über Lautsprecher oder Kopfhörer.

Um Schallreflexionen im und außen am Kasten zu verhindern, weist dieser vorteilhafterweise schallabsorbierende Oberflächen auf. Durch diese Ausbildung ist gewährleistet, daß der Kasten ausschließlich zur Schalltrennung bzw. Schallabschattung dient, ohne daß seine Oberflächen zusätzliche Schallreflexionen und/oder Schallbrechungen erzeugen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden als im Kasten angeordnete Mikrophone die Mikrophone eines Kunstkopfes verwendet, der im Kasten angeordnet ist und vorzugsweise keine Ohrmuscheln aufweist.

Diese Variante mit Kunstkopf eignet sich besonders gut zur Raumklangwiedergabe über den genannten Vierkanalkopfhörer. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, den Kunstkopf auf einem Kunstoberkörper oder -torso anzuordnen, der zumindest teilweise in den Kasten hineinragt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; es -zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mehrkanalaufzeichnung von Tonsignalen und

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung von

Fig. 1.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt
einen muschel- oder schalenförmigen Kasten 1, der an zwei Seiten offen und im übrigen durchgehend geschlossen ist. Der Kasten 1 besteht aus einem schallisolierenden Material. Die Oberflächen des Kastens 1 sind schallabsorbierend ausgebildet. Vorzugsweise besteht der Kasten aus einem Kunststoffmaterial. Offen ist der Kasten 1 an seiner Vorderseite 2, die senkrecht zur Horizontalebene verläuft. Offen ist der Kasten 1 ferner an seiner Unterseite 3, die parallel zur Horizontalebene verläuft. Der Seite 2 gegenüberliegend weist der Kasten 1 eine Rückwand 4 auf, die senkrecht zur Horizontalebene verläuft, sich in etwa über die halbe Höhe der Vorderseite 2 erstreckt, in der Aufsicht kreisbogenförmig gekrümmt ist und an der Oberkante in eine Deckenwand 5 übergeht, die sowohl in Aufsicht wie Seitenansicht bogenförmig gekrümmt ist und über eine gerade Vorderkante in die offene Seite 2 übergeht. Seitlich an die Deckenwand 5 sowie an die Rückwand 4 schließen sich Seitenwandbereiche 6 und 7 an, die sowohl in Aufsicht wie Seitenansicht im wesentli-0 chen kreisbogenförmig gekrümmt verlaufen und nahtlos in die Deckenwand 6 und die Rückwand 4 übergehen. In die offene Vorderseite 2 münden die Seitenwände 6 und 7 mit vertikalen Kanten.

Eine alternative Formgebung des Kastens 1 ist in den Figuren 1 und 2 strichliert bei 8 schematisch dargestellt. Bei dieser schematisch dargestellten Ausführungsform des Kastens, der ebenfalls nach vorne und unten offen ist, verlaufen die Wände des Kastens nicht gekrümmt, sondern eben sowie von der offenen Seite zur Rückwand hin abfallend bzw. aufeinander zulaufend (Seitenwände).

Erfindungsgemäß benötigt der Kasten 1 für seine Funktion die offene Seite 2, während seine Unterseite auch geschlossen sein kann, da vom Boden reflektierter Schall keinen
"sinnvollen" Beitrag für ein räumliches Klangbild liefert.

Im Kasten 1 ist ein Kunstkopf 9 positioniert, der auf einem Kunstoberkörper oder Kunsttorso 10 befestigt ist. Der Torso

10 ragt mit seinem Schulterbereich in den Kasten 1 hinein, und Kunstkopf 9 sowie Torso 10 sind an der Rückwand 4 angeordnet, vorzugsweise lösbar fest mit dieser Wand verbunden. Die Anordnung Kopf/Torso 9, 10 ist an der Mitte der Rückwand 4 gleich weit entfernt von den Seitenwänden 6 und 7 positioniert. Der Kunstkopf 9 ist in herkömmlicher Weise mit einem linken und rechten Ohrmikrophon 11 und 12 bestückt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunstköpfen ist der Kunstkopf 9 vorzugsweise ohne Ohrmuscheln ausgebildet. Die Mikrophone 11 und 12 liegen in etwa auf der Höhe der Oberkante der Rückwand 4. Im selben Bereich sind außen an der Rückwand 4 zwei weitere Mikrophone 13 und 14 positioniert.

Die Mikrophone 13 und 14 sind über eine nicht dargestellte Befestigungseinrichtung mit der Rückwand 4 verbunden, die eine vertikale Verstellung der Mikrophone 13, 14 sowie vorzugsweise eine Schwenkverstellung dieser Mikrophone zuläßt, die bevorzugt in einer gemeinsamen, parallel zur Horizontallebene verlaufenden Ebene liegen. Die Kapseln der Mikrophone 13 und 14 weisen in etwa einen gegenseitigen Abstand von 20 cm auf. Dasselbe gilt für die Kapseln der Mikrophone

11 und 12 des Kunstkopfes. Die Mikrophone 13 und 14 schließen in der Horizontalebene einen Winkel von etwa 120° ein.

Vorzugsweise haben die Kunstkopfmikrophone 11 und 12 eine ausgeprägte Richtcharakteristik, während die außengelegenen Mikrophone 13 und 14 nahezu Kugelcharakteristik haben.

Zur Erfassung von Schallereignissen von einer Schallquelle, wie beispielsweise einem Orchester, wird der Kasten 1 in einem vorbestimmten Abstand zur Schallquelle (z.B. in der Mitte der siebten Reihe eines Konzertsaals) mit der offenen Seite 2 zur Schallquelle weisend angeordnet. Frontal, in etwa parallel zur Horizontalebene verlaufende Schallwellen fallen durch die offene Vorderseite 2 des Kastens 1 ungehindert in den Kasten ein und werden über die Mikrophone

11, 12 des Kunstkopfs 9 erfaßt. Der Verlauf dieser Schallereignisse ist in Fig. 1 durch die punktierte Gerade 15 schematisch dargestellt. Da der Kasten 1 zu seiner Rückseite hin geschlossen ist und den entlang· 14 eintreffenden Schall vollständig absorbiert, gelangen diese Schallereignisse nicht zu den rückseitigen Mikrophonen 13, 14, die sozusagen im Schatten des Kastens 1 liegen. Dasselbe gilt für Schallereignisse, die von vorne bis zu einem maximalen Winkel &agr; geneigt zur Horizontalen bzw. zum Schallereignis 15 verlaufend eintreffen, wobei der Winkel &agr; der Winkel zwischen der punktierten Geraden 15 und der punktierten Geraden 16 ist. Die Gerade 16 und damit das entsprechende von vorne oben kommende Schallereignis verläuft an der Vorderkante der Deckenwand 5 zum Kunstkopf 9, und ein Schallereignis, das unter einem Winkel <a eintrifft, tritt außen auf der Deckenwand 5 auf und gelangt daher nicht mehr zu den Mikrophonen im Kunstkopf 9, sondern zu den Mikrophonen 13, 14 auf der Rückseite des Kastens 1. Die Krümmung des Kastens, hier die Krümmung der Deckenwand 5 ist dabei so gewählt, daß alle von vorne oben kommenden Schallereignisse, die nicht an den Kunstkopf gelangen, zu den Mikrophonen 13, 14 an der Rückwand gelangen und von diesen erfaßt werden, so daß kein toter Winkel vorhanden ist oder so gut wie kein derartiger Winkel vorhanden ist.

Dasselbe Abschattungsprinzip gilt für die in Fig. 2 schematisch gezeigten Schallereignisverläufe 18, 19 und 20, 21, wobei hier die Abschattungsgrenze zwischen den innen und den außen gelegenen Mikrophonen durch die vertikalen Vor-0 derkanten der Seitenwände 6 und 7 gebildet sind.

In einer den Mikrophonen nachgeschalteten, nicht gezeigten Korrekturschaltung werden die erfaßten Tonsignale hinsichtlich einer Klangbildneutralität korrigiert.
35

Durch die Auswahl des schallabsorbierenden Materials für den Kasten wird eine gezielte Schallabsorptionswirkung oberhalb einer vorbestimmten unteren Grenzfrequenz fg erzielt: Die Abmessung der Vorderkante der Deckenwand 5 bestimmt die maximal mögliche Wellenlänge &lgr; für den Kasten 1, und die Werte &lgr; bis &lgr;/4 bestimmen eine untere wirksame Abschattungsgrenzfrequenz als fg = l/&lgr; und 1/(&lgr;/4).

Claims (20)

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Mehrkanal-Aufzeichnung von Tonsignalen mittels einer Mehrzahl von Mikrophonen zur Erfassung von Schallereignissen, die von zumindest einer Schallquelle erzeugt werden, gekennzeichnet durch einen Kasten (1) aus schallisolierendem Material mit einer quer zur Horizontalebene verlaufenden offenen Seite (2), mit zumindest einem ersten Mikrophonpaar (11, 12), das innen an der Rückwand (4) des Kastens (1), der offenen Seite (2) gegenüberliegend, angeordnet ist, und mit zumindest einem weiteren Mikrophonpaar (13, 14), das außen an der Rückwand (4), im Bereich des ersten Mikrophonpaars (11, 12) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone (11) bis (14) gleich weit von den Seitenwänden beabstandet sind.

5 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kasten (1), ausgehend von seiner offenen Seite (2), zur Postion der Mikrophone (11) bis (14) hin verjüngt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) eine offene Unterseite (3) aufweist, und daß die Mikrophone (11) bis (14) mit Abstand zur offenen Unterseite (3) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone (11) bis (14) nahe an der Deckenwand (5) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) gekrümmt verlaufende Seitenwände (6, 7) hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) eine gekrümmt verlaufende Deckenwand (5) hat.

S. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) ebene, in etwa lotrecht verlaufende Seitenwände aufweist, die einen Winkel >90° einschließen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone unterschiedliche Richtcharakteristik aufweisen, wobei die außen gelegenen Mikrophone (13, 14) in etwa Kugelcharakteristik haben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) eine ebene Deckenwand hat, die ausgehend von der offenen Kastenseite zwei zur Rückwand (4) hin abfällt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten in etwa die Gestalt einer Viertelkugel hat.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß die Mikrophone (11) bis (14) in etwa parallel zur Horizontalebene angeordnet sowie nach seitlich außen ausgerichtet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophonkapseln des zweiten Mikrophonpaares (13, 14) unter einem Winkel von ca. 12 0° angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapseln des ersten Mikrophonpaars (11, 12) etwa 2 0 cm voneinander beabstandet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapseln des zweiten Mikrophonpaares (13, 14) etwa 20 cm voneinander beabstandet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Mikrophone (11, 12; 13, 14) der Mikrophonpaare (11, 12) und (13, 14) einstellbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das zweite Mikrophonpaar in der Höhe verstellbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (1) schallabsorbierende Oberflächen hat.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mikrophonpaar (11, 12) 0 von den Ohr-Mikrophonen eines Kunstkopfes (9) gebildet ist, der frei von Ohrmuscheln ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstkopf (9) an einem Kunsttorso (10) befe-5 stigt ist, der mit einem Oberkörper und/oder Schulterbereich von unten in den Kasten (1) hineinragt.