DE975222C

DE975222C - Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung

Info

Publication number: DE975222C
Application number: DE1949P0040064
Authority: DE
Inventors: Allan Dipl-Ing Dr Darre; Heinrich Dipl-Ing Kalusche; Friedrich Dr-Ing Spandoeck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1949-04-17
Filing date: 1949-04-17
Publication date: 1961-10-05

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. OKTOBER 1961

p 40064 VIIIa/2ia²D

sind als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung für Sprach- oder Musikübertragung unter Verwendung von Richtgruppen, von denen jede aus einer Vielzahl von in einer vertikalen oder nahezu vertikalen Reihe liegenden gleichphasig erregten Lautsprechern besteht. Derartige Anordnungen sind bekannt. Es ist ferner bekannt, zur Beschallung großer Räume oder Flächen im Freien, z. B. Kirchen, Theater, Versammlungshallen, Sportplätze u. dgl., dezentralisierte Lautsprecheranlagen zu verwenden, doch befriedigen diese in raumakustischer Beziehung nicht vollkommen, insbesondere wenn sich das Besprechungsmikrophon im gleichen Raum befindet. Es ist ferner bekannt, Unterwassermikrophone auf den Flächen eines senkrechten prismatischen Körpers in Reihen untereinander anzuordnen und auch für Luftschall zu verwenden.

Für Sprach- oder Musikübertragung sind auch bereits sogenannte Richtgruppen bekannt, die aus einer Vielzahl von in einer Reihe liegenden gleichphasig erregten Lautsprechern bestehen. So wurde eine Anordnung vorgeschlagen zur zentralen breitbandigen Schallversorgung eines Luftraumes mittels eines gebündelten Schallfeldes unter Verwendung einer Mehrzahl von in einer Geraden auf einer Schallwand angeordneten trichterlosen, elektrodynamischen Lautsprechern, deren Achsen praktisch senkrecht auf der Schallwand stehen und einen gegenseitigen Abstand von etwa dem größten Durchmesser der Lautsprecher haben, wobei das hauptsächlichste Merkmal darin besteht, daß die Breite der Schallwand nur etwa gleich dem Durchmesser der Lautsprecher ist, derart, daß für die tiefen Frequenzen sich um die Längskanten herum praktisch ein Kurzschluß ergibt. Diese Laut-

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Sprecheranordnungen hat man bisher in einer Kirche senkrecht an einer Raumwand aufgehängt. Dabei waren die Schallwände leicht nach unten geneigt. Zwei dieser Anordnungen waren dabei auch in großem Abstand voneinander vorgesehen, um die Beschallung des verhältnismäßig breiten Kirchenraumes gleichmäßiger zu gestalten. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zwei Gruppen von Lautsprechersystemen vorzusehen, deren Hauptstrahlrichtungen etwa senkrecht aufeinander stehen. Ferner wurde vorgeschlagen, die Schallwände der beiden Gruppen derart anzuordnen, daß sie sich längs einer Begrenzungslinie berühren. Weiterhin ist vorgeschlagen, zur Erzielung eines gedrängten Aufbaus mit schmalen Schallwänden die Lautsprechersysteme jeder einzelnen Gruppe auf solchen Abständen voneinander zu setzen, daß jeweils zwischen zwei Lautsprechersysteme einer Gruppe ein Lautsprechersystem der anderen Gruppe gesetzt ist. Auch die Aufstellung der Lautsprecher anordnung etwa im Mittelpunkt der gesamten Zuhörerfläche ist vorgeschlagen worden. Schließlich wurde vorgeschlagen, zwecks Erzielung einer kardioidenförmigen Strahlungscharakteristik einzelne innerhalb der Gruppe zweckmäßig verteilte Systeme durch Gehäuse nach rückwärts abzuschließen.

Bei den bekannten bzw. vorgeschlagenen Lautsprecheranordnungen wirkt jede Richtgruppe nach Art einer sogenannten geraden Strahlergruppe, die bei senkrechter bzw. etwas geneigter Anordnung eine starke Schallbündelung in der Vertikalen ergibt. Die Strahlungsenergie wird dadurch in Nutzrichtung vergrößert, Reflexionen an Decken und Flächen sind dagegen weitestgehend vermieden. In der Horizontalen ist die Bündelung geringer, so daß der Schall sich in einer bestimmten Breite gleichmäßig verteilt. Bei gewissen raumakustischen Aufgaben, z. B. bei sehr breiten Räumen bzw. großen freien Plätzen, genügt die Strahlbreite einer solchen Gruppe aber nicht zur völligen Erfassung aller Zuhörer. Insbesondere trifft dies zu auf die für die Sprachverständlichkeit wichtigen hohen Frequenzen, die sich nur in einem schmalen Bereich senkrecht vor der Lautsprecherebene ausbreiten und an den Seiten nicht hörbar sind. Bisher versuchte man, diese Mängel durch einfache Lautsprechersäulen zu vermeiden, bei denen Einzellautsprecher auf einer Zylindermantelfläche, allseitig nach außen strahlend, angeordnet sind. Auch zwei Reihen von solchen nach außen strahlenden Lautsprechern übereinander hat man bereits angewendet. Die vorteilhafte Bündelungswirkung der erwähnten bekannten bzw. vorgeschlagenen Richtgruppen kann dabei jedoch nicht erreicht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecheranordnung zu schaffen, deren Abstrahlcharakteristik durch einfaches Umschalten verändert und den gegebenen Umständen angepaßt werden kann.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Lautsprecher bzw. Richtgruppen zu verwenden, die eine einseitige Richtwirkung besitzen, um den nach rückwärts gehenden Schall, der zu störenden Reflexionen an Flächen und Wänden führen kann, zu unterdrücken. Dies erfolgte mit Hilfe von auf den Schall von der einen Membranseite wirkenden akustischen Laufzeitgliedern.

Die Erfindung besteht darin, daß vier rechtwinklig zueinander angeordnete Richtgruppen vorgesehen sind, deren Abstand klein ist gegenüber der Schallwellenlänge im mittleren Übertragungsbereich und deren Ausstrahlung nach rückwärts durch akustische Laufzeitglieder unterdrückt ist, und daß Mittel zur Änderung der Phasenlage der Richtgruppen zueinander vorgesehen sind, derart, daß wahlweise angenähert eine kreisförmige, nierenförmige oder achtförmige horizontale Richtcharakteristik entsteht. Die Schallwände bilden zweckmäßig eine säulenartige Einheit, z.B. mit allseitiger Abstrahlung, die an zentraler Stelle im Raum bzw. Zuhörerfeld aufgestellt wird. Es kommt auch der Zusammenbau in Form einer ampelartigen Einheit in Betracht, die aufgehängt oder auf einem Mast befestigt wird.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind an Hand der Abb. 1 bis 7 beispielsweise erläutert.

In Abb. ι ist der Grundriß einer aus vier Richtgruppen bestehenden Säule dargestellt, bei der einseitig gerichtete Lautsprechergruppen mit akustischen Laufzeitgliedern verwendet sind. Hierbei ergibt sich eine raumakustisch besonders günstige Schallverteilung. Die Anordnung besteht aus z. B. vier vertikalen Schallwänden 2 mit je einer vertikalen Reihe von Lautsprechern 3. Auf der Rückseite derselben sind die Packungen 9 aus Filz, Watte oder ähnlichem Dämpfungsmaterial angebracht, die zusammen mit den zwischen Lautsprechermembran und durchbrochenem Membrankorb liegenden Lufträumen ein akustisches Laufzeitglied mit Reibungsdämpfung bilden. Hierdurch wird der Schall von der Rückseite der Membranen in der Phase gegenüber dem von der Membranvorderseite ausgehenden Schall so weit geändert, daß nach vorn Verstärkung und nach hinten Auslöschung eintritt. Zwischen oder in den Schallwänden 2 sind öffnungen in Form von Schlitzen u. dgl. vorgesehen, um den von den Membranrückseiten kommenden Schall, der die einseitige Richtcharakteristik bildet, nach vorn hindurchzulassen. Die öffnungen sind gegebenenfalls durch schalldurchlässigen Stoff 10 verkleidet.

An Hand der Abb. 2 bis 7 ist die Bildung von unterschiedlichen horizontalen Richtcharakteristiken durch verschiedenphasige Erregung der einzelnen Richtgruppen erläutert, angewendet bei einer Säule bzw. Ampel mit vier unter 90⁰ stehenden Schallwänden 2 mit Richtgruppen, die eine einseitige Richtwirkung wie bei Abb. 1 besitzen. In Abb. 2 sind die Lautsprecher aller vier Richtgruppen gleichphasig erregt; die Phase der Erregerspannung jeder Richtgruppe ist durch die daneben eingezeichneten Pfeile 11 gekennzeichnet. Es entsteht dabei die kreisförmige horizontale Richtcharakteristik 12. In Abb. 3 sind die diagonal gegenüberliegenden Richtgruppenpaare 13, 14 und 15, 16 mit entgegengesetzter Phase gespeist. Es

ergibt sich dabei die achtförmige Horizontalcharakteristik xj. In Abb. 4 sind die drei Richtgruppen 13, 14 und 16 gleichphasig und die vierte Richtgruppe 15 gegenphasig erregt. Es entsteht dabei die nierenförmige Richtcharakteristik 18. Bei Abb. 5 sind die Gruppen 13, 14 und 15 gleichphasig, die Gruppe 16 gegenphasig erregt. Die Richtcharakteristik 18 liegt dann um 90⁰ verdreht. Bei Abb. 6 sind die Gruppen 14, 15, 16 gleichphasig und 13 gegenphasig erregt. Die Richtcharakteristik 18 ist um weitere 90⁰ gedreht. Bei Abb. J sind die Gruppen 13, 15 und 16 gleichphasig und die Gruppe 14 gegenphasig gespeist; die Richtcharakteristik 18 ist dabei um weitere 90⁰ gedreht. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zweckmäßig ein Umschalter vorgesehen, mit Hilfe dessen man wahlweise die Lage der Richtcharakteristiken gemäß Abb. 2 bis 7 einstellen kann. Man kann hiermit wahlweise bestimmte Teilgebiete eines Raumes oder eines freien Platzes bevorzugt mit Schall versorgen, z. B. auf Sportplätzen entweder das Publikum auf den Tribünen oder die Spieler auf dem Spielfeld. Der Umschalter wird gegebenenfalls ferngesteuert, z. B. vom Sprecher am Mikrophon aus. Dieser kann dann beliebig die Richtwirkung der Lautsprecheranordnung verändern. Sofern eine von den vier Richtgruppen abgeschaltet wird, bei gleichphasiger Erregung der anderen drei, ergibt sich eine nierenförmige Charakteristik mit unscharfem Minimum.

Die Lautsprechanordnungen der Erfindung werden zweckmäßig in Verbindung mit einer Verstärkeranordnung verwendet, bei der die hohen Frequenzen gegenüber den tiefen und mittleren Frequenzen des Übertragungsbereiches bevorzugt sind. Hierdurch wird eine annähernd gleichmäßige Verteilung aller Frequenzen in der Breite des Wiedergaberaumes erzielt. Die hohen Frequenzen werden nämlich durch die Schallwände etwas stärker gerichtet als die mittleren und tiefen Frequenzen, die in der Breite annähernd gleichmäßig abgestrahlt werden. Es kann somit vorkommen, daß die für die Sprachverständigung wichtigen hohen Frequenzen in bestimmten Teilen des Raumes schwächer gehört werden. Durch die Höhenanhebung in der Verstärkerapparatur wird dies erfindungsgemäß ausgeglichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Lautsprecheranordnung mit Richtwirkung für Sprach- oder Musikübertragung unter Verwendung von Richtgruppen, von denen jede aus einer Vielzahl von in einer vertikalen oder nahezu vertikalen Reihe liegenden gleichphasig erregten Lautsprechern besteht, dadurch gekenn zeichnet, daß vier rechtwinklig zueinander angeordnete Richtgruppen vorgesehen sind, deren Abstand klein ist gegenüber der Schallwellenlänge im mittleren Übertragungsbereich und deren Ausstrahlung nach rückwärts durch akustische Laufzeitglieder unterdrückt ist, und daß Mittel zur Änderung der Phasenlage der Richtgruppen zueinander vorgesehen sind, derart, daß wahlweise angenähert eine kreisförmige, nierenförmige oder achtförmige horizontale Richtcharakteristik entsteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer nierenförmigen Richtcharakteristik drei Richtgruppen mit gleicher und die vierte mit entgegengesetzter Phase erregt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer achtförmigen Richtcharakteristik die gegenüberliegenden Richtgruppen jeweils mit entgegengesetzter Phase erregt sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Richtgruppen gegen die Vertikale schwenkbar sind.
5.. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß sie wahlweise als säulenartige oder als ampelartige Einheit benutzbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch Verwendung in Verbindung mit einer Verstärkeranordnung, bei der die hohen Frequenzen gegenüber den tiefen und mittleren Frequenzen des Übertragungsbereiches bevorzugt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 704 243, 712 580, 134;

USA.-Patentschriften Nr. 985 524, 989 250,

ι 874733, ι 985 251, 2 127 110, 2 174 163, 230559⁸;

britische Patentschrift Nr. 492 098;

Firmenschrift Atlas Werke, Bremen, Nr. 256, 1934;

Fischer und Lichte: »Tonfilm, Aufnahme und Wiedergabe nach dem Klangfilmverfahren«, 1931, S. 174;

Umbehr und Wollenberg: »Der Tonfilm«, 1930, S. 210, 211, 216;

Wien-Harms: »Handbuch der Experimentalphysik«, Bd. XVII, 2. Teil, »Technische Akustik«, I, 1934, S. 357;

Zeitschrift »Radio Mentor«, n/1948, S. 470 bis 472; uo

Zeitschrift »Akustische Zeitschrift«, 6/1941, S. 107 und 108;

Zeitschrift »Elektrische Nachrichtentechnik (E.N.T.)«, 6/1927, S. 239 bis 253; 5/1929, S. 169, 170, 172; Zeitschrift »Funk-Technik«, 12/1948, S. 289; Zeitschrift »Wireless World«, 1937, S. 123;

Zeitschrift »Journal of the Acoustical Society of America«, 1930, S. 201 bis 241.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 934 353, 945 768.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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