DE1073036B - Einrichtung zur Änderung der Schall abstrahlung in Geraten mit elektroaku stischer Tonwiedergabe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Änderung der Schallabstrahlung in Geräten mit elektroakustischer Tonwiedergabe, insbesondere Rundfunk- oder Fernsehempfängern, Phonogeräten und Kombinationen vorgenannter Geräte, mit im wesentlichen zur Frontseite hin abstrahlenden, im Abstand voneinander im Gerät oder außerhalb angebrachten Lautsprechern mit Mitteln zum Umpolen der Lautsprecher.

Die raumklanggetreue Wiedergabe insbesondere von musikalischen Darbietungen durch elektroakustische Wiedergabegeräte ist schon immer eine schwierige Aufgabe gewesen, wenn es galt, sie ohne großen technischen Aufwand zu lösen. Der Mensch ist bekanntlich deshalb in der Lage, räumlich zu hören, weil die Schallwellen aus dem Raum seine Ohren von verschiedenen Richtungen her und zu einem Teil mit gewissen zeitlichen Verzögerungen treffen. Der räumliche Klangeindruck eines Orchesters im Konzertsaal rührt von einer Vielzahl von über eine größere Fläche verteilten Schallquellen her, deren Schallwellen die Ohren des Zuhörers teils direkt und teils über Reflexionen von den Wänden und sonstigen Einrichtungen des Saales her treffen. Dabei kommen die reflektierten Schallwellen naturgemäß mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung bei den Ohren an, wodurch die Empfindung des räumlichen Klangeindruckes entsteht. Es sind dann vorwiegend die mittleren und hohen Tonfrequenzen, die sowohl auf direktem Wege als auch über den Umweg der Reflexionen zu den Ohren des Hörers gelangen. Eine elektroakustische Wiedergabeeinrichtung, die einen vollkommen wirklichkeitsgetreuen Raumklang wiedergeben soll, muß demnach so beschaffen sein, daß sie die Schallwellen vor allem von mehreren im Raum verteilten Stellen her aussendet und dabei möglichst noch Schallwellenanteile aufweist, die besonders die mittleren und hohen Tonfrequenzen entsprechend den Reflexionen im Konzertsaal zeitlich verzögert wiedergeben. Diese Forderungen sind durchaus zu erfüllen, jedoch zur Zeit nur mit einem technischen Aufwand, der vor allem für kleine und mittlere Heimgeräte relativ groß ist.

Die Bedingung, mehrere Schallwellen verteilt angeordnet vorzusehen, hat man in Heimempfängern dadurch zu erfüllen versucht, daß man mehrere Lautsprecher an der Schallwand anbrachte und darüber hinaus auch noch an den Seitenwänden des Gerätegehäuses solche, die bevorzugt mittlere und hohe Tonfrequenzen abstrahlen. Diese seitlich angeordneten Lautsprecher sollen vornehmlich die Reflexionserscheinungen im Bereich der mittleren und hohen Tonfrequenzen bringen und damit die zweite Bedingung zur räumlichen Klangwiedergabe erfüllen. Da jedoch in normalen Wohnräumen die zahlreichen Reflexions-

Einrichtung zur Änderung

der Schallabstrahlung in Geräten

mit elektroakustischer Tonwiedergabe

Anmelder:

Norddeutsche Mende-Rundfunk K. G.,

Bremen-Hemelingen,
Diedrich -Wilkens - Str. 39-45

Dipl.-Ing. Gottfried Hentschel, Bremen-Lesum,

Fritz Trömel, Bremen-Hemelingen,

und Jürgen Thun, Bremen-Sebaldsbrück,

sind als Erfinder genannt worden

möglichkeiten eines Konzertsaales fehlen und insbesondere auch Gardinen und Vorhänge die Ausbreitung von Reflexionen stark behindern, läßt der mit den erwähnten bekannten Anordnungen erzielbare Höreffekt noch viele Wünsche hinsichtlich einer absolut raumklanggetreuen Wiedergabe offen.

Es ist einebekannteErscheinung, daß bei zwei an einer kleinen Schallwand angebrachten Lautsprechern, wie sie durchweg in Heimempfängern eingebaut sind, nicht der Eindruck zweier getrennter Schallquellen erweckt wird, sondern der einer einzigen, die in der Mitte auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Lautsprechermittelpunkten zu liegen scheint. Das ist darauf zurückzuführen, daß naturgemäß die Anbringungsentfernung durch die Größe der Geräteschallwand so begrenzt ist, daß der Höreindruck zweier räumlich voneinander entfernter Schallquellen nicht auftreten kann. Um dieses Problem zu lösen, ohne dabei die Lautsprecher außerhalb des Gehäuses im Raum verteilt anbringen zu müssen, ist es bereits bekanntgeworden, nebeneinander angeordnete Lautsprecher so zu schalten, daß sie gegenphasig schwingen. Diese Maßnahme wurde speziell zur Beschallung größerer Räume benutzt, um eine bei gleichphasigem Betrieb auftretende scharfe Bündelung bestimmter Frequenzen zu unterbinden. Man bediente sich also bereits des gegenphasigen Betriebes von Lautsprechern zur Verbesserung der Tonwiedergabe, obwohl dieser Betrieb wegen der damit möglicherweise verbundenen Auslöschung gewisser Tonfrequenzen an sich einen Mangel für die Wiedegabequalität bedeuten kann. Man kann ihn jedoch zum Vorteil nutzen, wenn

909· 709/327

man gewisse Schaltungs-und Anordnungbedingungen beachtet. Es muß vor allem vermieden werden, daß gegenphasig laufende tiefe Frequenzen zusammentreffen, da in einem solchen Falle ein akustischer Kurzschluß eintritt, durch den diese Frequenzen-mehr oder minder geschwächt und unter Umständen sogar fast ganz aufgehoben werden können. Wenn man nun unter Beachtung der akustischen Gesetze die Schalldruckkeulen für einen gegenphasigen Betrieb zweier Lautsprecher oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz konstruiert, so ergibt sich, daß die ursprünglich von dem scheinbaren Schallzentrum zwischen den Lautsprechern- ausgehende' Schalldruckkeule durch Verschiebung der Maxima und Minima des resultierenden Schalldruckes in zwei Keulen gespalten wird, die sich seitlich ausrichten. Danach werden die Ohren des zwischen diesen Keulen vor dem betreffenden Gerät sitzenden Hörers gegenphasig mit Schallwellen beaufschlagt. Der Hörer hat den Eindruck, als käme der Schall von der Seite, da bekanntlich der seitlich ein- ao fallende Schall zunächst das eine Ohr und dann das andere Ohr nach Überwindung der Laufstrecke von Ohr zu Ohr erreicht. Hierbei sind natürlich auch die Phasenlagen an beiden Ohren verschieden. Durch den Eindruck weit seitlich angeordneter Schallquellen entsteht ein besonderer RaumklangefFekt. Bei einer bekannten Einrichtung wird nun versucht, diesen sogenannten pseudostereophonen Effekt dadurch zu erreichen, daß zwei oder mehrere im wesentlichen in einer Ebene angeordnete und gleichartige Lautsprecher vorgesehen sind, die stets das gesamte Tonfrequenzgemisch zugeführt bekommen und bei denen die umzupolenden Lautsprecher mit Hilfe entsprechender Schaltungsmittel so geschaltet sind, daß sie bei gegenphasigem Betrieb die tiefen Frequenzen bis zu einer bestimmten Grenzfrequenz weiter in gleicher Phase abstrahlen und nur die mittleren und hohen Tonfrequenzen in Gegenphase.

!•fachteilig an der bekannten Einrichtung ist vor allem der erhebliche Aufwand zur Herbeiführung des angestrebten Raumklangeffektes. Zunächst werden hier für ein diesbezügliches Wiedergabesystem zwei Breitbandlautsprecher verwendet. Damit sich nun bei der Umschaltung dieser beiden Lautsprecher auf gegenphasigen Betrieb die tiefen Frequenzen nicht durch akustischen Kurzschluß aufgeben, müssen außerdem noch zusätzlich einige Schaltungsmittel in Form eines besonderen Kondensators sowie einer Hochtondrossel vorgesehen werden, wodurch der Schaltungsaufwand weiter erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird mit der Erfindung ein wesentlich einfacherer Weg zum Erreichen des angestrebten Zieles beschritten, für den an Schaltungsmitteln im wesentlichen nur einer der bekannten Umschalter zum Umpolen des oder der für den gegenphasigen Betrieb bestimmten Lautsprecher vorgesehen zu werden braucht. Es hat sich nämlich auf Grund von Versuchen herausgestellt, daß der angestrebte Raumklangeffekt dann besonders deutlich in Erscheinung tritt, wenn die Lautsprecher in einer ganz bestimmten und vor allem auch in Heimempfängern realisierbaren Entfernung voneinander angebracht werden. Die Lösung gemäß der Erfindung ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung aus einer oder mehreren aus einem Breitbandlautsprecher und aus einem Mittel- und Hochtonlautsprecher bestehenden Tonwiedergabegruppe oder -gruppen vorzugsweise der Mittel- und Hochtonlautsprecher vollständig umpolbar geschaltet und im Abstand von etwa 30 bis 35 cm von Mitte zu Mitte gemessen vom anderen Lautsprecher seiner Gruppe bzw. dem einer benachbarten Gruppe entfernt angeordnet ist. Dabei sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die beiden Lautsprecher einer Tonwiedergabegruppe in Parallel- oder Serienschaltung an den Ausgangsübertrager angeschlossen, und zwar über einen vor dem umzupolenden Lautsprecher angeordneten, an sich bekannten Umschalter. Die Erfindung zeigt somit eine einfache und billige Lösung zur Erzielung eines Raumklangeffektes, bei der mit einer an sich bekannten Kombination von einem großen Breitbandlautsprecher mit einem Mittel- und Hochtonlautsprecher der gewünschte Effekt beim Umpolen lediglich durch Einhalten eines ganz bestimmten, verhältnismäßig geringen und auch in Heimgeräten leicht realisierbaren Einbauabstandes zwischen dem umpolbaren und dem nicht umpolbaren Lautsprecher erzielt wird.
' Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung ist vor allem auch dann gegeben, wenn zwei oder mehrere Tonwiedergabegruppen zusammengestellt werden, wie es beispielsweise in Musiktruhen ausführbar ist, daneben aber auch in denjenigen Tischempfängern, bei denen außer den nach vorn gerichteten Lautsprechern auch noch solche angeordnet sind, die nach den Seiten hin oder schräg nach vorn abstrahlen. Dabei muß die Anordnung dann so getroffen und die Schaltung derart ausgeführt sein, daß sich die einzelnen Gruppen untereinander ergänzen bzw. wirkungsmäßig ineinandergreifen. Von diesem Gesichtspunkt aus gesehen sind grundsätzlich zwei Lösungswege möglich. Man kann erfindungsgemäß einmal so verfahren, daß jeweils der oder die umpolbaren Lautsprecher der einen Gruppe dem oder den nicht umpolbaren Lautsprechern der anderen Gruppe benachbart liegend angeordnet sind, und zwar im gleichen Abstand, mit dem die Lautsprecher jeder Gruppe voneinander entfernt liegen. Die Anordnung kann aber auch so gewählt werden, daß bei zwei oder mehr Lautsprechergruppen die umpolbaren, bevorzugt mittlere und hohe Tonfrequenzen abstrahlenden Lautsprecher benachbart liegend und im gleichen Abstand angeordnet sind wie die Lautsprecher einer Gruppe untereinander. Zur Unterstützung der angestrebten Raumklangwirkung können außer den mit umpolbaren Lautsprechern versehenen und nach vorn abstrahlenden Tonwiedergabegruppen auch nach den Seiten hin gerichtete, nicht umpolbare Lautsprecher angeordnet sein, die wahlweise zu- oder abschaltbar sind.

Weiterhin sind erfindungsgemäß Schaltmittel vorgesehen, mit deren Hilfe beim Umschalten auf gegenphasigen Betrieb gleichzeitig die Lautstärke aller oder bevorzugt nur der in Gegenphase laufenden Tonfrequenzen in an sich bekannter Weise änderbar ist. Mit dieser Schaltungsweise wird der angestrebte Raumklangeffekt in wirkungsvoller und besonders deutlicher Weise hervorgehoben.

Zur Auslösung des RaumklangefFektes wird zweckmäßig ein Drucktastenschalter an sich bekannter Bauart vorgesehen, der für sich allein an beliebiger Stelle oder in einer Reihe mit in bekannter Weise registerartig aufgebauten Drucktastenschaltern angeordnet ist und dessen Drucktasten sich in Form, Größe oder Farbe, gegebenenfalls auch durch eine Beleuchtung, von den übrigen Registertasten unterscheidet. Durch die erfindungsgemäße Lösung des Problems der Erzeugung eines Raumklangeffektes wird ein maximaler Wirkungsgrad mit einfachsten technischen Mitteln erzielt. Es bedarf an technischem und materiellem Aufwand lediglich der Einhaltung eines Lautsprecherabstandes von Mitte zu Mitte in der Größßenordnung von etwa 30 · 35 cm sowie der Anordnung eines ein-

ί 073 036^:

fachen Umschalters zum Umpolen bestimmter Lautsprecher einer Tonwiedergabegruppe bzw. eines Systems derartiger Gruppen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

In Fig. 1 ist schematisch ein Gerätegehäuse 1 dargestellt, an dessen Schallwand 2 zwei Lautsprecher angebracht sind. Mit 4 ist ein normaler Lautsprecher bezeichnet, der Tiefen, Mitten und Höhen wiedergibt, und mit 3 ein einfacher Mittel- und Hochtonlautsprecher, von dem in der Regel die Bässe durch eine Weiche oder eine Sperre, beispielsweise einen Kondensator, ferngehalten sind. Diese Lautsprecher sind nun in einem ganz bestimmten Abstand voneinander angeordnet, und zwar entspricht dieser Abstand der Wellenlänge X_T der . dem Gehörschwerpunkt am nächsten liegenden Tonfrequenzen, vorzugsweise einer solchen von annähernd 1000 Hz. Der Abstand liegt somit in der Größenordnung von ungefähr 33 cm. Schwingen die beiden Lautsprecher 3 und 4 in gleicher Phase, so bildet sich für eine annähernd, im Gehörschwerpunkt befindliche Tonfrequenz eine Schalldruckkurve aus, die ungefähr die Form der mit 5 bezeichneten, ausgezogen gezeichneten Keule besitzt. Wirddann der Mittel- und Hochtonlautsprecher 3 umgepolt,' so schwingt er in Gegenphase zum Lautsprecher 4. Die Maxima und Minima der Schalldruckkurve verschieben sich dann derart, daß eine Kurve entsprechend der strichliert gezeichneten Form entsteht und die, wie aus der Darstellung ersichtlich ist, zwei nach den Seiten hin gerichtete Keulen 6 a und 6 b bildet.

Die Zeichnung läßt erkennen, daß bei gleichphasigem Betrieb der Hörer nur eine Schallquelle wahrzunehmen glaubt, die zwischen den Laut-Sprechern 3 und 4 zu liegen scheint, während durch das Auftreten der Keulen 6 a und 6fe bei gegenphasigem Betrieb der Hörer den Eindruck gewinnt, den Schall von seitlichen Schallquellen zu hören.

In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeigt, wie sie insbesondere für Musiktruhen oder vom Gerät getrennt aufgestellte Lautsprechergehäuse oder auch für reine Phonovitrinen ausgeführt werden kann. Hier sind Lautsprechergruppen gemäß den in Fig. 1 dargestellten auf einer gemeinsamen Schallwand 7 angeordnet. Dabei hat die Gruppe 8, 9 von der Gruppe 10, 11 denselben Abstand wie die Lautsprecher der einzelnen Gruppen untereinander, nämlich den Abstand A₇- von etwa 33 cm. Sie sind untereinander so geschaltet, daß die Lautsprecher 8 und 10 umpolbar und die Laut-Sprecher 9 und 11 nicht umpolbar sind. Dadurch ergänzen sich die Gruppen untereinander so, daß kein akustischer Kurzschluß zwischen den tiefen Frequenzen der Lautsprecher 9 und 11 entsteht, aber ein wirksamer, über eine große Fläche verteilter Raumklangeffekt. Ähnlich wirkt die Anordnung nach Fig. 3. Dort sind die Lautsprecher 12 und 13 schräg in den Ecken des Gehäuses 14 angeordnet, das sowohl ein Truhengehäuse als auch das Gehäuse eines großen Tischgerätes sein kann. Dabei sind die Lautsprecher 12 und 16 umpolbar geschaltet. Auch hier ist von Lautsprechermitte zu Lautsprechermitte auf den Abstand X_T zu achten.

Fig. 4 zeigt ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung. Am Ausgangsübertrager 17 liegt der Tiefen, Mitten und Höhen abstrahlende Lautsprecher 18 und der Mittel- und Hochtonlautsprecher 19, und zwar in Parallelschaltung. Vor den Lautsprecher 19 ist ein Umschalter 20 gelegt, mit dem dieser Lautsprecher wahlweise umgepolt werden kann.

Strichliert sind noch Lautsprecher 18 α und 19 a dargestellt, so daß sich damit eine Schaltung ergeben würde, wie sie für Anordnungen gemäß Fig. 2 und 3 verwendbar ist.

Als Umschalter 20 ist hier ein an sich bekannter Drucktastenschalter verwendet, der zweckmäßig mit den Klangregeltasten in einer Reihe angeordnet ist, so wie es die Zeichnung der Fig. 5 zeigt, der aber auch an jeder anderen beliebigen Stelle der Gerätefront angeordnet sein kann. In der Darstellung ist die Umpoltaste 21 in der Mitte eines Tastenregisters angebracht und dabei hinsichtlich ihrer Größe so ausgebildet, daß sie sich deutlich von den Klangregeltasten 22 abhebt. Die Taste 21 wird vorteilhaft mit einer sinnfälligen Beschriftung versehen oder auch entsprechend auffällig gefärbt oder besser noch durch eine besondere Beleuchtung kenntlich gemacht.

In Fig. 6 ist noch ein Schaltschema dargestellt, wie es für die Umpolung ganzer Lautsprechergruppen angewendet werden kann. Hier wird beim Betätigen des Umschalters 23 die ganze Gruppe 24, 25 umgepolt, während die Gruppe 26, 27 in gleicher Phase weiterschwingt. Bei einer solchen Anordnung muß jedoch darauf geachtet werden, daß die tiefe Frequenzen wiedergebenden Lautsprecher 24 und 26 möglichst am äußersten Ende der Schallwand angeordnet werden.

Fig. 7 zeigt schließlich im Schema ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsweise, mit der beim Umschalten auf gegenphasigen Betrieb die Lautstärke aller oder nur der für die Phasendrehung bevorzugten Tonfrequenzen mit an sich bekannten Mitteln angehoben oder abgesenkt wird. Das kann, wie beispielsweise in der Darstellung gezeigt ist, so ausgeführt werden, daß mit dem Schalter 28 für die Umschaltung auf gegenphasigen Betrieb ein Schalter 29 gekuppelt ist, durch den an sich bekannte, lautstärkerändernde Schaltungsteile über Leitungen a-a und b-b dann eingeschaltet werden, wenn die Drucktaste 30 in Pfeilrichtung gedrückt wird. Mit dem Schalter 29 können auch an Stelle der lautstärkeändernden Schaltungsteile nach den Seiten hin abstrahlende, nicht umpolbare Lautsprecher zu- oder abgeschaltet werden. Es können mit diesem Schalter 29 auch Schaltungselemente eingeschaltet werden, die gleichzeitig mit dem Umpolen beispielsweise Klangfarben, Klangspektren oder sonstige Klangeffekte ändern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   . 1. Einrichtung zur Änderung der Schallabstrahlung in Geräten mit elektroakustischer Tonwiedergabe, insbesondere Rundfunk- oder Fernsehempfängern, Phonogeräten und Kombinationen vorgenannter Geräte, mit im wesentlichen zur Frontseite hin abstrahlenden, im Abstand voneinander im Gerät oder außerhalb desselben angebrachten Lautsprechern mit Mitteln zum Umpolen der Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung aus einer oder mehreren aus einem Breitbandlautsprecher und aus einem Mittel- und Hochtonlautsprecher bestehenden Tonwiedergabegruppe oder -gruppen vorzugsweise der Mittel- und Hochtonlautsprecher vollständig umpolbar geschaltet und im Abstand von etwa 30 bis 35 cm von Mitte zu Mitte gemessen vom anderen Lautsprecher seiner Gruppe bzw. dem einer benachbarten Gruppe entfernt angeordnet ist.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lautsprecher einer Tonwiedergabegruppe in Parallel- oder Serien-

   schaltung an den Ausgangsübertrager über einen vor dem umzupolenden Lautsprecher angeordneten, an sich bekannten Umschalter (20) angeschlossen sind.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenstellen von zwei oder mehreren Lautsprechergruppen die Anordnung der Lautsprecher so getroffen ist, daß jeweils der oder die umpolbaren Lautsprecher der einen Gruppe dem oder den nicht umpolbaren Lautsprechern der anderen Gruppe benachbart liegend angeordnet sind, und zwar im gleichen Abstand, mit dem die Lautsprecher jeder Gruppe voneinander entfernt liegen.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung von zwei oder mehr Lautsprechergruppen die umpolbaren, bevorzugt mittlere und hohe Tonfrequenzen abstrahlenden Lautsprecher benachbart liegend und in gleichem Abstand angeordnet sind wie die Laut-Sprecher einer Gruppe untereinander.

   5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind,

   mit deren Hilfe beim Umschalten auf gegenphasigen Betrieb gleichzeitig die Lautstärke aller oder bevorzugt nur der in Gegenphase laufenden Tonfrequenzen in an sich bekannter Weise änderbar ist.

   6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lautsprecherumpolung ein Drucktastenschalter (21) an sich bekannter Bauart vorgesehen ist, der für sich allein an beliebiger Stelle oder in einer Reihe mit in bekannter Weise registerartig aufgebauten Drucktastenschaltern (22) angeordnet ist und dessen Drucktaste sich in Form, Größe oder Farbe, gegebenenfalls auch durch eine Beleuchtung, von den übrigen Registertasten unterscheidet.

   7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gleichen oder weitere Kontakte neben der Lautstärke beim Umpolen auch Klangfarben, Klangspektren oder sonstige Klangeffekte mit änderbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Funk-Technik«, 1957, Nr. 14, S. 464/465.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   909 709/327 1.60