WO2015022578A1

WO2015022578A1 - Zweidimensionale anordnung von schallwandlern für eventbeschallungen

Info

Publication number: WO2015022578A1
Application number: PCT/IB2014/001799
Authority: WO
Inventors: Frank Stefan SCHMIDT; Helmut Oellers
Original assignee: Advanced Acoustic Sf Gmbh
Priority date: 2013-08-10
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2015-02-19
Also published as: DE102013013379A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese, die auch hinter dem Bühnenbereich einer Live- Veranstaltung aufgebaut werden kann. Sie wird als skalierbares System so groß dimensioniert, dass der Schalldruck in unmittelbarer Nähe der einzelnen Schallwandler im Vergleich zum Schalldruck auf der Bühne nur unwesentlich ansteigt. Damit ist die Gefahr einer akustischen Rückkoppelung des Signals in die Mikrofone gegenüber der Abstrahlung aus Einzelnen Schallwandlern deutlich reduziert. Auf Grund ihrer Größe kann sie zudem ausreichend scharf bündeln, um auch in größerer Entfernung fokussierte Schallquellen zu erzeugen. Mit Hilfe spezieller Reflektoren in diesen Fokuspunkten kann auch im Freien eine räumliche Wahrnehmung des Schallfeldes gewährleistet werden, wobei die zusätzlich erzeugten schallstarken Reflexionen die subjektiv empfundene Lautstärke im Zuhörerbereich erhöhen und für eine gleichmäßigere Verteilung des Schalls sorgen.

Description

Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern für Eventbeschallungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern, die nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese angesteuert werden kann und für eine Live - Wiedergabe von Audiosignalen, besonders im Open- Air Bereich geeignet ist.

Hintergrund der Erfindung

Open- Air Veranstaltungen und Konzerte sind in den letzten Jahrzehnten weltweit zu einem Wachstumsmarkt geworden. Künstler und Veranstalter nutzen gern die Gelegenheit, ihre Darbietung vor zehntausenden, manchmal sogar mehr als hunderttausend Besuchern aufzuführen.

Mit der Entwicklung moderner Beschallungstechnik konnte das Problem gelöst werden, dass in großer Entfernung von der Bühne im Freien keine ausreichende Lautstärke mehr erzielt werden konnte. Mit den leistungsstarken Schallwandlern und den effektiven digitalen Verstärkern der neuen Generation steht heute ein anderes Problem im Vordergrund. Der Schalldruck wird in Bühne Nähe gesundheitsgefährdend hoch, wenn für die letzten Reihen ein ausreichender Pegel eingestellt wird.

In einem Raum gewährleistet der von den Wänden reflektierte Schallanteil, dass die wahrgenommene Lautstärke nicht nach den gleichen physikalischen Gesetzen mit der Distanz zur Schallquelle abnimmt, wie im Freien. Der Diffus Feld Schallpegel ist in einem Raum an jeder Stelle annähernd gleich, nur der Pegel der direkten Welle ist stark von der Entfernung zur Schallquelle abhängig. So wird mit der Entfernung zwar die Qualität des Signals schlechter, aber es ist immer noch in ausreichender Lautstärke zu hören. Im Freien hingegen gibt es praktisch kein Diffus Feld, mit dem Pegel der direkten Wellenfront sinkt hier in gleichem Maße die wahrgenommene Lautstärke.

In der Praxis haben sich heute zwei Verfahren durchgesetzt, diesen starken Lautstärkeabfall zu mindern. Zum einen ist das der Einsatz von Line Arrays, die meist oberhalb des vorderen Bühnenbereiches aufgehängt werden. Sie strahlen nicht, wie eine Punktschallquelle, gleichmäßig in alle Richtungen ab. Die Oberfläche der von ihnen erzeugten Zylinderwellen nimmt nicht quadratisch, wie die Oberfläche einer Kugel, sondern nur linear mit der

Entfernung zu. Entsprechend langsamer nimmt der Schalldruck, wieder verglichen mit einer Punktschallquelle, mit der Entfernung ab. Auch die Line Arrays müssen aber stets vor dem Bühnenbereich angeordnet werden, weil ihr Schall sonst die Mikrofone direkt treffen würde und es zu akustischen Rückkoppelungen käme. Das gilt für alle Bühnenlautsprecher, die das Signal eines Mikrofones auf der Bühne abstrahlen sollen. Weil sich die Künstler

üblicherweise dem Publikum zuwenden, würde jeder Lautsprecher im hinteren

Bühnenbereich direkt in das nach hinten gerichtete Mikrofon einstrahlen. Wegen der geringen Entfernung des Mikrofones zum Lautsprecher besteht dann schon bei relativ geringem Schallpegel akute Gefahr einer akustischen Rückkoppelung.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass Schall der Musiker selbst im Freien kaum von Reflexionsflächen rückgeworfen wird. Sie hören sich aber auch über die Lautsprecher nicht, wenn die vor der Bühne in Richtung Publikum abstrahlen. Aufwendiges Bühnen Monitoring mit einer separaten Mischung, Monitorboxen auf der Bühne oder In Ear Monitoring wird dann unerlässlich. Zudem entsteht unmittelbar vor der Bühne ein unversorgter Bereich, der mit Frontfill- Lautsprechern beschallt werden muss.

Dazu kommt, dass die Line Arrays im vorderen Bühnenbereich optisch meist sehr stören, weshalb sie meist hoch darüber aufgehängt werden müssen. Gerade an den vorderen Plätzen bedingt das dann wieder, das die akustische Wahrnehmung völlig von der Optischen abweicht, was zumindest unbewusst die Qualität der Darbietung stark mindert.

Trotz allem ist auch mit den Line Arrays das Problem nicht beseitigt, das der Schalldruck der Zylinderwelle, die von ihnen ausgeht, mit der Entfernung deutlich abnimmt. Der Pegelverlust ist nur nicht mehr so stark wie bei Punktschallquellen. Im Bassbereich werden sie zudem meist durch Subwoofer unterstützt, die neben dem Bühnenbereich aufgestellt werden und als Punktschallquelle arbeiten. Die Räumliche Trennung ist oft größer als die Wellenlänge im Übergangsbereich, was zwangsläufig zu ortsabhängigen Phasenfehlem führen muss.

Wenn wirklich große Publikumsbereiche mit mehr als etwa 100 Meter Tiefe versorgt werden sollen, kommt man auch mit den Line Arrays nicht umhin die zweite Möglichkeit, den Schalldruck vor der Bühne in Grenzen zu halten, anzuwenden. In den entfernten Bereichen werden dann zusätzliche Lautsprecher aufgestellt und als„Delay Line" angesteuert. Die Verzögerung gleicht die Schalllaufzeit von der Bühne bis zu der betreffenden Delay Line aus, zusätzlich wird noch um weitere fünf bis zehn Millisekunden verzögert damit die erste Wellenfront beim Zuhörer aus dem Bühnenbereich eintrifft. Solange der Pegel der nahen Delay Line Box nicht das direkte Signal überdeckt, wird dann entsprechend dem Haas Effekt [2] die Schallquelle dort wahrgenommen.

Trotz all dieser Probleme ziehen viele Veranstalter das Open Air Event einer Aufführung in einer großen Halle vor. Bei vergleichbaren Zuschauerzahlen müssten die Hallen so groß sein, das die ersten Schallstarken Reflexionen weit mehr als 50 Millisekunden nach dem Direktschall beim Zuhörer eintreffen. Dann stören sie die Wahrnehmung erheblich, oft sind in solch großen Hallen selbst die Ansagen der Moderatoren kaum zu verstehen. Deshalb nimmt man die fehlende Räumlichkeit, die ein Schallereignis im Freien wegen des fehlenden Raumes zwangsläufig hat, in Kauf. Entscheidender Nachteil gegenüber einer Halle ist nur, dass der Schall nicht auf den Aufführungsraum bleibt. Lärmschutzvorschriften zwingen die Veranstalter oft, die Open- Air Aufführung frühzeitig zu beenden.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen darin, zu vermieden das eine akustische Rückkoppelung dadurch entsteht, das auf die Lautsprecher gerichtete Mikrofone so nahe an die Schallquelle heran kommen können, das die Schleifenverstärkung nach dem Barkhausenschen Stabilitätskriterium [3] größer als eins wird, so dass der Einsatzpunkt der akustischen Rückkoppelung überschritten ist. Das ist allgemein der Fall, wenn der Lautsprecherschall am Mikrofon lauter ist als der Originalschall. Wegen des exponentiell steigenden Schalldruckes in der Nähe der

Schallquelle ist diese Gefahr bei den geringen räumlichen Abständen zwischen Mikrofon und Lautsprecher auf der Bühne mit konventionellen Lautsprecheranordnungen immer akut, wenn sie im hinteren Bühnenbereich aufgestellt werden.

Eine weitere Aufgabenstellung besteht darin, dass der Schalldruck weniger schnell mit der Entfernung zum Schallwandler abnehmen soll als es bei der gängigen Praxis die

physikalische Ausbreitung einer Schallwelle in einem nicht reflektierenden Umfeld vorgibt.

Dritte Zielstellung ist es, die Richtung der Schallquelle weitgehend mit der Richtung des Künstlers auf der Bühne in Übereinstimmung zu bringen.

Zudem soll die Notwendigkeit, umfangreiches Bühnen Monitoring aufbauen zu müssen damit sich die Künstler gegenseitig hören weitgehend entfallen. Der Störschallpegel außerhalb des Publikumsbereiches soll gesenkt werden.

Optional soll auch die subjektive Verbesserung der Wahrnehmung, zu der frühe schallstarke Reflexionen in einem geeigneten Raum stark beitragen, auch im Freien möglich werden.

Die vorstehenden Aufgaben sowie weitere der Beschreibung zu entnehmende Aufgaben werden von einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die komplexe Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese weit hinter einer zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern virtuelle Lautsprecher so weit hinter dem Bühnenbereich erzeugt werden, das mit den Mikrofonen auf der Bühne selbst dann nicht die für eine akustische

Rückkoppelung notwendige Schleifenverstärkung erreicht wird, wenn diese unmittelbar vor der Anordnung aus Schallwandlern auf die virtuellen Lautsprecher ausgerichtet werden.

Die Mikrofone im Bühnenbereich bleiben immer weit entfernt von dem exponentiell steigenden Schalldruck im Nahbereich einer Punktschallquelle. Die Schleifenverstärkung bleibt deshalb um Größenordnungen niedriger, so dass eine akustische Rückkoppelung ausgeschlossen ist.

Auch im Publikumsbereich verläuft die Abnahme des Schalldruckes im flacheren Teil der exponentiellen Kurve der 1/r Funktion. Bei gleichem Schalldruck bei den Zuhörern in größerer Entfernung von der Bühne ist unmittelbar vor dem Bühnenbereich der Schalldruck der entfernten virtuellen Lautsprecher hinter der Bühne viel geringer als der von realen Lautsprechern, die direkt in diesem Bereich aufgestellt sind.

Im gesamten Publikumsbereich ist die Schallquelle dann hinter der Bühne zu hören. Jedoch sind wir - anders als bei den Augen - nicht in der Lage aus dem Signalunterschied zwischen unseren Ohren die Entfernung zur Schallquelle zu bestimmen. Sie kann nur aus erlernten Reizmustern wie dem Direktschallpegel, der Anfangszeitlücke und Zeit und Richtung der ersten schallstarken Reflexionen bestimmt werden. Wenn nur wenige Reflexionen entstehen orten wir die Quelle deshalb im gesamten Publikumsbereich annähernd beim Künstler auf der Bühne.

Die Front-Fill Lautsprecher können entfallen und auch die Akteure hören das Signal aus den entfernten virtuellen Lautsprechern hinter der Bühne viel besser als das von realen

Lautsprechern vor dem Bühnenbereich. So können sie sich auch ohne spezielles Monitoring im Gesamtsignal gegenseitig hören. Dabei kann die große Entfernung der virtuellen Schallquellen allerdings dazu führen, dass sich die Musiker gegenseitig zu spät hören oder dass der Vortrag des Moderators durch das zu spät eintreffende Signal behindert wird.

Dieses Problem lässt sich leicht lösen, wenn die Wellenfeldsynthese nicht auf dem

Datenbasierenden Ansatz mit Faltung der Signale in die Impulsantworten, sondern im modellbasierenden Ansatz mit Berechnung der Laufzeiten von der jeweiligen virtuellen Schallquelle zum jeweiligen Schallwandler beruht. Dann ergibt im Gesamtsystem aus der geringsten Entfernung einer virtuellen Schallquelle zu einem Schallwandler die geringste Anzahl von Frames Verzögerung im Gesamtsystem. Wenn diese Zahl von allen anderen Berechnungsergebnissen subtrahiert wird, so ist die unnötige Latenz beseitigt ohne dass sich an den Formen der Wellenfronten oder ihren zeitlichen Staffelungen zueinander etwas geändert hat. Die Größe der zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern wird so bemessen, dass in ihrem Versorgungsbereich die Oberfläche der von ihr abgestrahlten Wellenfronten mit der Entfernung nur langsam ansteigt. Nach Huygens Prinzip kann eine Anordnung aus

Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese gekrümmte Wellenfronten erzeugen. Jedoch entsteht die gewünschte Krümmung nur in der Azimut Ebene, wenn das Verfahren auf eine horizontale Reihe aus Schallwandlern beschränkt bleibt. In der

Elevationsebene werden dann Zylinderwellen erzeugt, mit denen die erfindungsgemäße Aufgabenstellung nicht zu lösen ist.

Deshalb ist zur Lösung der anstehenden Aufgaben eine zweidimensionale Anordnungen aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese aufzubauen. Solche

Wandlerflächen mit einer großen Zahl einzeln angesteuerter Schallwandler werden bisher im Bereich der Beschallung nicht praktisch angewendet. [4].

Hinter einer solchen zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese ist der Ausgangspunkt der Wellenfronten in allen Raumachsen eine virtuelle Punktschallquelle. In der Nähe einer Punktschallquelle steigt der Schalldruck entsprechend der 1/r Funktion exponentiell an, weil der Divisor gegen Null geht. Jedoch kann sich, anders als bei einem realen Lautsprecher, der Künstler nicht wirklich an diese virtuelle Schallquelle annähern, wenn ihr Ausgangspunkt weit hinter der Bühne liegt.

Je größer der Krümmungsradius der Wellenfront ist, desto weiter ist die virtuelle Schallquelle hinter der Anordnung aus Schallwandlern positioniert. Je weiter aber diese Punktschallquelle vom Mikrofon entfernt ist, umso geringer wird die Gefahr einer akustischen Rückkoppelung. Andererseits wird der versorgte Zuschauerbereich mit dem Abstand der virtuellen

Schallquelle zu der Anordnung aus Schallwandlern kleiner. Im Extremfall der unendlich weit entfernten virtuellen Schallquelle wird nur noch der Bereich der parallelen Wellenfront in der Größe der Anordnung selbst versorgt. Dann nimmt aber der Schalldruck, abgesehen von Luftschalldämmung und Streuverlusten, theoretisch nicht mehr mit der Entfernung ab. Ein Mikrofon im Bühnenbereich ist dann selbst unmittelbar an den Schallwandlern nur noch dem gleichen Schalldruck ausgesetzt wie der weit entfernte Zuhörer.

Das Barkhausensche Stabilitätskriterium, das den Einsatzpunkt der akustischen

Rückkoppelung bestimmt, wird dann nur noch bei sehr hohem Schallpegel an den

Zuschauerplätzen überschritten. Selbst bei nicht allzu weit hinter der Anordnung aus Schallwandlern positionierten virtuellen Schallquellen mit entsprechend weiterem

Öffnungswinkel der Abstrahlung bleibt die Rückkoppelungsschwelle so hoch, das eine zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese direkt hinter dem Bühnenbereich aufgestellt werden kann. Bei engen Öffnungswinkeln bleibt sie um eine ganze Größenordnung unter dem Wert, bei dem mit einem konventionellen Lautsprecher im hinteren Bühnenbereich nahe dem Mikrofon das gefürchtete Pfeifgeräusch einsetzen würde.

Dabei spielt nicht nur die Entfernung des Mikrofons zu der virtuellen Schallquelle eine Rolle. Auch vor der Bühne ist der entfernungsabhängige Abfall der Lautstärke geringer als bei Punktstrahlern oder Line Arrays. Die Wellenfronten einer großen Strahler Fläche haben Prinzip bedingt auch vor der Bühne einen größeren Krümmungsradius als die Wellenfronten solcher konventioneller Lautsprecher. Entsprechend verteilt sich der Schalldruck auf eine nur langsam mit der Entfernung wachsende Oberfläche. Selbst große Entfernungen können dann mit einer entsprechend dimensionierten Anordnung aus Schallwandlern mit relativ geringen Pegelunterschied zu den nahe gelegenen Bereichen beschallt werden.

Entsprechend gering muss der für den Einsatzpunkt der Rückkoppelung entscheidende Verstärkungsfaktor ausgelegt sein. Auf zusätzliche Delay- Lines kann verzichtet werden.

Zudem hat eine großflächige Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der

Wellenfeldsynthese den Vorteil der besseren Anpassung an den Wellenwiderstand der Luft. Herkömmliche Lautsprecher haben hier das Problem, das die Luft einfach um die

Lautsprechergehäuse herum ausweichen kann. Der erzeugte Schalldruck verteilt sich dann in alle Richtungen, im Bereich der Zuhörer kommt nur ein Bruchteil der erzeugten Energie an. Bei den praktisch realisierbaren Membrandurchmessern, die weit unter der

abgestrahlten Wellenlänge des Schalls im Bassbereich liegen, arbeitet der Antrieb deshalb fast ins Leere. Der sich bewegenden Membran setzt sich kaum ein Lastwiderstand entgegen. Wegen dieser Fehlanpassung ist der Wirkungsgrad von einzelnen dynamischen Lautsprechern im Bassbereich sehr niedrig.

Mit einer ausreichend großen, zweidimensionalen Vorrichtung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese ist dieses Problem weitgehend gelöst. Im

Bassbereich arbeiten die einzelnen Schallwandler nahezu synchron, benachbarte

Lautsprecher erzeugen zum gleichen Zeitpunkt fast identischen Schalldruck. Insgesamt entsteht im Bassbereich ein großer Kolbenstrahler. Dem kann die Luft kaum noch zur Seite ausweichen, weil der benachbarte Lautsprecher dort zum gleichen Zeitpunkt den gleichen Luftdruck erzeugt. Der Bewegung der Membran stellt sich nun die Masseträgheit einer Luftsäule, die mit wachsender Gesamtfläche der Anordnung aus Schallwandlern immer weiter vor diese reicht, als Arbeitswiderstand entgegen. Das verbessert den Wirkungsgrad der Abstrahlung ganz erheblich. Der Effekt ist vergleichbar mit Hornlautsprechern, bei denen die Schallführung ein Ausweichen der Luftsäule verhindert. Auch hier wird die

Eigenresonanz des Schallwandlers durch die zusätzliche Luftmasse vor der Membran deutlich nach unten verschoben, der Wirkungsgrad wird deutlich gesteigert. So kann die hinter dem Bühnenbereich angeordnete zweidimensionale Vorrichtung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese auch mit Lautsprechern, die nur bei geringen Membranhub linear arbeiten bis in den Bassbereich arbeiten. Jeder einzelne Schallwandler ist andererseits klein genug, um schnelle Bewegungen seiner Membran ausführen zu können. So kann der gesamte hörbare Frequenzbereich bei geeigneter Dimensionierung der Einzelkomponenten einer einzigen virtuellen Schallquelle, also einem gemeinsamen Startpunkt entspringen. Das ist ein deutlich hörbarer Vorteil gegenüber der üblichen Aufteilung der Wiedergabe in einen Hoch- Mittel- und Tieftonbereich. Von drei diskreten Raumpunkten kann die Entfernung nur zu einem einzigen Raumpunkt gleich sein. Bestenfalls kann also die Phasenlage der Signalanteile zueinander nur bei einem einzigen Zuhörer perfekt sein.

Eine weitere Verbesserung der subjektiven Wahrnehmung kann dadurch erzielt werden, dass in freier Umgebung gezielt schallstarke Reflexionen erzeugt werden. Dabei wird die Möglichkeit der großen zweidimensionalen Vorrichtung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese genutzt, fokussierte Schallquellen auch vor der Wandler Fläche erzeugen zu können.

Die direkten Wellenfronten, die den Künstlern auf der Bühne zugeordnet sind, können vom Zuhörer aus gesehen nur im Bereich der Anordnung aus Schallwandlern erzeugt werden. Auch in einem Konzertsaal kommen die direkten Wellenfronten aus Richtung der Bühne, doch an Wänden und Decke entstehen schallstarke Reflexionen, die der direkten Welle zugeordnet und subjektiv nicht getrennt wahrgenommen werden, aber den räumlichen Eindruck des Schallereignisses signifikant erhöhen.

Auf die Deckenreflexionen kann verzichtet werden. Sie tragen zwar zur Erhöhung der subjektiv empfundenen Lautstärke bei, reduzieren aber nicht die Interaural Cross Correlation (IACC) der Signale [5]. Deshalb tragen sie kaum zur Verbesserung der räumlichen

Wahrnehmung bei. Um eine solche räumliche Wahrnehmung auch bei Open Air

Veranstaltungen zu schaffen ist es wichtig, starke Seiten Reflexionen im Zeitbereich unter 50 Millisekunden nach der direkten Wellenfront zu schaffen.

Sie können erfindungsgemäß dadurch erzeugt werden, dass nahe von Fokuspunkten, welche die hinter dem Bühnenbereich aufgestellte zweidimensionale Vorrichtung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese seitlich vor dem Bühnenbereich erzeugt, spezielle Reflektoren aufgestellt werden. Ihre Größe richtet sich danach, welche untere Grenzfrequenz noch reflektiert werden soll und ihre Form ist so gestaltet, dass die hohe Energie der Schallwellen im Fokuspunkt weitgehend gleichmäßig über den

Publikumsbereich gestreut wird. Das vermittelt den Zuhörern im Bereich der direkt abgestrahlten Wellenfront tendenziell den Eindruck eines Konzertsaalerlebnisses. Außerhalb des Bereiches, den die direkte

Wellenfront mit ausreichendem Pegel trifft, sorgen sie wenigstens dafür dass die Künstler noch gehört werden. So, wie das Diffus Feld in einem Konzertsaal dafür sorgt, dass auf allen Plätzen zwar nicht gleich gut aber doch annähernd gleich laut gehört werden kann, sorgen die zusätzlichen Reflexionen für eine gleichmäßigere Lautstärkeverteilung.

Das Verfahren muss nicht auf die frontalen Seitenreflexionen begrenzt bleiben. Eine größere Zahl sinnvoll bis in den hinteren Zuhörerbereich verteilter Reflektoren kann im Freien eine Wahrnehmung erzeugen, die der in einem Konzertsaal nahe kommt. Eine zeitliche

Staffelung dieser Reflexionen, wie sie in [6] beschrieben ist, kann die gewünschte Größe des Konzertsaales simulieren.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in nachfolgenden Zeichnungen und in einer detaillierten Beschreibung dargestellt, soll aber die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzen.

Weitere mögliche Ausbildungsformen sind in den folgenden Ansprüchen beschrieben.

Insbesondere können auch die verschiedenen Merkmale der oben beschriebenen

Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, soweit sie sich nicht technisch ausschließen.

Fig.1 zeigt eine erfindungsgemäß hinter dem Bühnenbereich einer Live Veranstaltung aufgestellte, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese (1 ). Eine virtuelle Schallquelle (2) ist weit hinter dem Bühnenbereich angeordnet. Es können auch mehrere virtuelle Schallquellen erzeugt werden, jedoch muss eine ausreichende Entfernung zu den Mikrofonen auf der Bühne (4) gewahrt bleiben, um eine Rückkoppelung sicher zu vermeiden. Dabei ist zu beachten; dass die virtuellen

Schallquellen im Publikumsbereich (3) nur gehört werden können, wenn sie sich vom Zuhörer aus im Bereich der zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern befinden. Entsprechend muss das Seitenverhältnis der Anordnung dem zu versorgenden

Publikumsbereich angepasst werden können.

In Fig.2 ist ein Vergleich der hinter der Bühne aufgestellten Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese (1 ) mit herkömmlichen Lautsprechern (3) und (4), die m hinteren Bühnenbereich aufgestellt würden, skizziert. Die virtuelle Schallquelle (2) ist in der Skizze zehnmal so weit von dem Mikrofon (5) entfernt wie der linke Lautsprecher.

Entsprechend ist der Einsatzpunkt der Rückkoppelung zehnmal höher. Hinzu kommt, dass die Wellenfront der Lautsprecherbox (6) an der Stelle des Mikrofones viel stärker gekrümmt ist als die Wellenfront (7) der Anordnung aus Schallwandlern. Entsprechend nimmt ihr Schalldruck auf dem Weg zum Zuhörer viel schneller ab, weil ihre Oberfläche schneller wächst. Für eine vergleichbare Lautstärke beim Zuhörer muss dieser schnellere Abfall durch einen höheren Verstärkungsfaktor ausgeglichen werden, wodurch die

Rückkoppelungsschwelle nochmals signifikant gesenkt wird. Deshalb ist die skizzierte Aufstellung der Lautsprecher (3) und (4) nicht praktikabel.

Fig. 3 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei einer Open- Air

Veranstaltung. Die zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese (1 ) ist hinter der Bühne aufgebaut. Die virtuelle Schallquelle (2) strahlt direkt in den Publikumsbereich (3). Zusätzlich erzeugt die Anordnung aus Schallwandlern (1 ) mit den Beams (4) links und (5) rechts vom Publikumsbereich fokussierte Schallquellen. In diesen Fokuspunkten sind die Reflektoren (6) und (7) positioniert. Sie sind so geformt, das größere Anteile ihrer gekrümmten Oberfläche den Schall in die von ihnen weiter entfernten und sonst schlecht versorgten Publikumsbereiche (8) und (9) reflektieren.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Live - Wiedergabe von Audiosignalen, besonders im Open- Air Bereich. Die verwendete Anordnung aus Schallwandlern nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese [1] wird so gestaltet das, selbst wenn sie direkt hinter dem

Bühnenbereich einer Live- Veranstaltung positioniert ist, kaum die Gefahr einer akustischen Rückkoppelung besteht. Der Schall kommt dann direkt aus der Richtung der Künstler.

Bühnen Monitoring und Front Fill Lautsprecher können weitgehend entfallen. Es ist auch möglich mit speziell auf diese Anordnung aus Schallwandlern und den Publikumsbereich angepassten Reflektoren im gesamten Wiedergabebereich eine räumliche Wahrnehmung entstehen lassen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierte, zweidimensionale und nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese ansteuerbare Anordnung aus Schallwandlern so groß dimensioniert, dass auch virtuelle Schallquellen weit hinter der Anordnung aus Schallwandlern einen ausreichend großen Öffnungswinkel der Schallabstrahlung haben um den Publikumsbereich zu versorgen, andererseits aber der Abstand der virtuellen Schallquellen zur Anordnung aus Schallwandlem so groß ist das eine Signalrückkoppelung selbst dann sicher vermieden wird, wenn das Mikrofon nahe der Schallwandler oder unmittelbar vor den Schallwandlern in Richtung der Schallwandler positioniert ist, so dass eine akustische Rückkoppelung des Systems sicher vermieden wird. Typischerweise ist die im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbare, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern so ausgeführt, dass die Akteure im Bühnenbereich das gesamte Signal hören können, das auch in Richtung des Publikums abgestrahlt wird, so dass auf spezielles Bühnen Monitoring weitgehend verzichtet werden kann.

Typischerweise ist die im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbare, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern so ausgeführt, dass das Publikum die Schallquellen hinter der zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern weitgehend in der Richtung der Akteure auf der Bühne wahrnimmt.

Typischerweise ist die im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbare, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern so ausgeführt, dass die Lautstärke im Publikumsbereich wegen der großen Distanz zu der virtuellen Schallquelle oder den virtuellen Schallquellen langsamer mit der Entfernung abnimmt als die Lautstärke von Einzellautsprechern oder Line Arrays im vorderen Bühnenbereich.

Typischerweise ist die im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbare, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern so ausgeführt, dass die sich aus der geringsten Entfernung einer virtuellen Schallquelle zu einem Schallwandler ergebende die geringste Anzahl von Frames Verzögerung im Gesamtsystem von allen anderen

Berechnungsergebnissen subtrahiert wird, damit unnötige Latenz durch den virtuellen Anteil der Schallaufzeit zwischen virtuellen Schallquellen und der Anordnung aus Schallwandlern beseitigt wird ohne das sich an den Formen der Wellenfronten oder ihren zeitlichen

Staffelungen zueinander etwas ändert.

Typischerweise ist die im hinteren Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbare, zweidimensionale Anordnung aus Schallwandlern so ausgeführt, dass Fokuspunkte der Wellenfronten nahe spezieller Reflektoren erzeugt werden, die in Form und Größe so gestaltet sind, das in den Publikumsbereichen, die von den direkten Wellenfronten der Anordnung aus Schallwandlern nur unzureichend versorgt werden, die Reflexionen für ausreichenden Schallpegel sorgen.

Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel weist ein Audiosystem für eine Veranstaltung, das typischerweise ein Beschallungssystem für eine Live-Veranstaltung ist, eine

zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern auf, die in einem hinteren Bühnenbereich der Veranstaltung installierbar ist, wobei das Audiosystem eingerichtet ist, die Schallwandler nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese anzusteuern, und wobei die zweidimensionale Anordnung so groß dimensioniert ist, dass in einem entsprechenden Model für die

Wellenfeldsynthese auch virtuelle Schallquellen, die von einem Publikumsbereich der Veranstaltung aus betrachtet weit hinter der zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern angeordnet sind, einen ausreichend großen Öffnungswinkel der

Schallabstrahlung haben, um den Publikumsbereich zu versorgen, andererseits aber der Abstand der virtuellen Schallquellen zur zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern so groß ist, dass eine Signalrückkoppelung selbst dann sicher vermieden wird, wenn ein Mikrofon nahe der Schallwandler und / oder unmittelbar vor den Schallwandlern in Richtung der Schallwandler positioniert ist.

Typischerweise ist der Abstand der virtuellen Schallquellen zur Anordnung von

Schallwandlern größer als eine Diagonale bzw. größte Ausdehnung der Anordnung aus Schallwandlern, wobei die Diagonale der Anordnung von Schallwandlern größer ist als eine obere (maximale) halbe Wellenlänge der von ihr zu übertragenden Audiosignale.

Typischerweise weist das Audiosystem weiter ein Mikrofon und eine Steuerung auf, die mit der Anordnung von Schallwandlern und dem Mikrofon verbunden ist und die eingerichtet ist, ein Audiosignal des Mikrofons für die Schallwandler unter Verwendung des entsprechenden Models für die Wellenfeldsynthese aufzubereiten.

Die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden.

Literaturliste

[1] Berkhout, A.J. (1988): A holographic approach to acoustic control'. Journal of the Audio

Engineering Society, Vol.36, No.12, December 1988, pp.977-995.

[2] Helmut Haas:„Über den Einfluss eines Einfachechos auf die Hörsamkeit von Sprache", Acustica 1 , 1951 , Seiten 49 bis 58.

[3] http://web.mit.edu/klund/www/weblatex/node4.html

[4] Start, E. 1997. Direct Sound Enhancement By Wave Field Synthesis. PhD dissertation, Delft University of Technology.

[5] http://w w.diracdelta.co.uk/science/source/i/n/interaural%20cross- correlation%20coefficient/source.html#.Ue667Y09Jlw

[6] Patentschrift DE 10 2005 001 395 A1

Claims

Patentansprüche

1. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern, die in einem hinteren

Bühnenbereich einer Veranstaltung installierbar ist,

wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Schallwandler nach dem Prinzip der

Wellenfeldsynthese anzusteuern, und

wobei die zweidimensionale Anordnung so groß dimensioniert ist, dass in einem entsprechenden Model für die Wellenfeldsynthese auch virtuelle Schallquellen, die von einem Publikumsbereich der Veranstaltung aus betrachtet weit hinter der Anordnung aus Schallwandlern angeordnet sind, einen ausreichend großen Öffnungswinkel der Schallabstrahlung haben, um den Publikumsbereich zu versorgen, andererseits aber der Abstand der virtuellen Schallquellen zur Anordnung von Schallwandlern so groß ist, dass eine Signalrückkoppelung selbst dann sicher vermieden wird, wenn ein Mikrofon nahe der Schallwandler und / oder unmittelbar vor den Schallwandlern in Richtung der Schallwandler positioniert ist.

2. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach Anspruch 1 ,

wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Schallwandler so anzusteuern,

dass Akteure im Bühnenbereich das gesamte Signal hören können, das auch in Richtung des Publikums abgestrahlt wird, so dass auf ein spezielles Bühnen- Monitoring weitgehend verzichtet werden kann.

3. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Schallwandler so anzusteuern,

dass ein Publikum im Publikumsbereich die Schallquellen hinter der

zweidimensionalen Anordnung aus Schallwandlern weitgehend in der Richtung der Akteure auf der Bühne wahrnimmt.

4. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Schallwandler so anzusteuern,

dass die Lautstärke im Publikumsbereich wegen der großen Distanz zu der virtuellen Schallquelle oder den virtuellen Schallquellen langsamer mit der Entfernung abnimmt als die Lautstärke von Einzellautsprechern oder Line Arrays in einem vorderen Bühnenbereich der Veranstaltung.

5. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Ansteuerung der Anordnung von Schallwandlern die sich im Model aus einer geringsten Entfernung einer virtuellen Schallquelle zu einem Schallwandler ergebende die geringste Anzahl von Frame- Verzögerungen im Gesamtsystem von allen anderen Berechnungsergebnissen subtrahiert wird.

6. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anordnung eingerichtet ist, die Schallwandler so anzusteuern,

dass Fokuspunkte der Wellenfronten nahe spezieller Reflektoren erzeugt werden, die in Form und Größe so gestaltet sind, das in den Publikumsbereichen, die von den direkten Wellenfronten der Anordnung aus Schallwandlern nur unzureichend versorgt werden, die Reflexionen für ausreichenden Schallpegel sorgen.

7. Zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der virtuellen Schallquellen zur zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern größer ist als eine Diagonale der zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern, und / oder wobei die Diagonale der

zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern größer ist als eine halbe

Wellenlänge, die zu einer unteren, von der zweidimensionalen Anordnung von Schallwandlern zu übertragenden Audiofrequenz korrespondiert.

8. Beschallungssystem für eine Live-Veranstaltung, aufweisend eine zweidimensionale Anordnung von Schallwandlern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Mikrofon und eine Steuerung, die mit der Anordnung von Schallwandlern und dem Mikrofon verbunden ist und die eingerichtet ist, ein Audiosignal des Mikrofons für die Schallwandler unter Verwendung des entsprechenden Models für die

Wellenf eldsynthese aufzubereiten .