DE1008355B - Lautsprecherkombination fuer pseudostereophonische Raumklangerzeugung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei elektroakustischen Wiedergabegeräten, z. B. Rundfunkgeräten, ist zur Erzielung einer naturgetreuen Wiedergabe unter anderem auch eine stereophonische Übertragung anzustreben. Diese Forderung rückt in zunehmendem Maße in den Vordergrund, nachdem die übrigen mit der Erzielung einer hohen Wiedergabequalität verbundenen Probleme, wie die Vermeidung linearer und nichtlinearer Verzerrungen, die Erzeugung einer ausreichenden Schalleistung, die Erhaltung der Dynamik usw., im wesentlichen technisch gelöst sind.

Eine echte stereophonische Übertragung ist jedoch mit einem nur in wenigen Ausnahmefällen vertretbaren Aufwand verbunden, da es notwendig wäre, einen Mehrkanalübertragungsweg vom Mikrophon bzw. von mehreren Mikrophonen der Aufnahmeeinrichtung aus bis zum Ohr des Hörers durchzuführen. Für den normalen Bedarf, wie z. B. beim Rundfunkoder Fernsehtonempfang, kommt ein solches Verfahren kaum in Betracht.

Man hat daher eine Reihe von Verfahren entwickelt, mit welchen es gelingt, beim Hörer einen zwar nicht naturgetreuen, aber doch in gewissem Sinne stereophonischen Effekt bei wesentlich geringerem Aufwand in den Ubertragungsmitteln zu erzielen. Alle diese Verfahren sind pseudostereophon.

Eine Anordnung nach dem französichen Patent 797 338 verwendet z. B. mehrere Lautsprecher, von denen ein jeder ein Band verschiedener Frequenzen innerhalb des gesamten Tonfrequenzbereiches passieren läßt, indem den verschiedenen Lautsprechern entsprechende Paßfilter vorgeschaltet werden. Man erreicht so, daß hohe, mittlere und tiefe Frequenzen von verschiedenen räumlich voneinander entfernten Quellen aus zum Hörer gelangen.

Eine ähnliche Anordnung vergrößert den pseudostereophonischen Effekt noch dadurch, daß die einzelnen Lautsprecher, von denen jeder ein Band verschiedener Frequenzen überträgt, über Laufzeitglieder unterschiedlicher Verzögerungszeit gespeist werden, so daß der Eindruck einer unterschiedlichen Entfernung der Quellen vom Hörer entsteht.

Eine weitere Ausführung pseudostereophonischer Art ist das sogenannte 3-D-Ton-Verfahren. Hier werden ebenfalls mehrere Lautsprecher verwendet, welche innerhalb des Ubertragungsgerätes in möglichst großer Entfernung voneinander angeordnet sind und die außerdem eine unterschiedliche Strahlrichtung haben. Im allgemeinen werden dabei über einen Hauptlautsprecher alle Frequenzen abgestrahlt, und zwar nach vorn, während über kleinere Zusatzlautsprecher nur die höheren oder höchsten Frequenzen nach den Seiten abgestrahlt werden.

Lautsprecherkombination

für pseudostereophonische

Raumklangerzeugung

Anmelder:

Körting Radio Werke G. m. b. H.,
Grassau (Chiemgau)

Dipl.-Phys. Waldemar Moortgat-Pick,

Grassau (Chiemgau),
ist als Erfinder genannt worden

Alle diese Geräte liegen im Aufwand immer noch beträchtlich hoch. Außer dem Aufwand an Lautsprechern kommen bei den zuerst genannten beiden Anordnungen noch die zweiseitig begrenzten Paßfilter und Laufzeitglieder hinzu. Die zuletzt genannte Ausführung erfordert im allgemeinen drei bis fünf Lautsprecher, um wirkungsvoll zu sein. Ferner tritt, insbesondere bei der zuletzt genannten Anordnung, leicht ein unnatürlicher Effekt dadurch ein, daß die Frequenzen des sogenannten Hauptsprachgebietes (etwa 200 bis 3000 Hz) nur auf indirektem Wege und ohne jede Vorzugsrichtung den Zuhörer erreichen, der somit die akustische Darbietung in entstellter, ihrer natürlichen Richtwirkung völlig entkleideter Form dargeboten bekommt. Diese Erscheinung stört besonders bei Solodarbietungen und Sprache. Auf die Abstrahlung der Frequenzen des Hauptsprachgebietes über die seitlichen Zusatzlautsprecher kann bei dem genannten Verfahren aber nicht verzichtet werden, da sonst der ganze Effekt mehr oder weniger wirkungslos wird.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, mit möglichst geringem Aufwand einen pseudostereophonischen Effekt zu erzielen und gleichzeitig die natürlichen, bei dem normalen nicht-stereophonischen Übertragungsverfahren unverfälscht wiedergegebenen akustischen Eindrücke in vollem Umfang zu erhalten. Zum Verständnis der Aufgabenstellung dienen die folgenden Überlegungen:

Gewöhnlich ist bei akustischen Originaldarbietungen durch die allgemeine Anordnung der Schallquellen eine Vorzugsrichtung der gesamten Schallabstrahlung gegeben; wird diese bei der Wiedergabe nicht reproduziert, so entstehen Effektverschiebungen beim Hörer. Ein Orchester beispielsweise hat bei üblicher Aufstellung ein Hauptabstrahlgebiet nach

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vorn in Richtung zum Publikum, während seitlich oder mehrere Lautsprecher, von denen jeder einzelne und rückwärts vom Orchester die Schallabstrahlung das gesamte zu übertragende Frequenzgemisch zubegrenzt ist, so daß von dort keine wesentlich ins geführt bekommt und die im wesentlichen in einer Gewicht fallende Reflexion in den Hörerraum erfolgt. Ebene angeordnet sind, oberhalb einer durch ihre Bei Verwendung mehrerer Lautsprecher, die im 5 räumliche Anordnung bestimmten Grenzfrequenz teil-Abstand an einer gemeinsamen Schallwand frontal weise in Gegenphase gespeist werden, während unterangeordnet sind und die im wesentlichen energiegleich halb dieser Grenzfrequenz für alle Lautsprecher eine gespeist werden, ist die Phasenlage, in der die Laut- gleichphasige Speisung zur Anwendung kommt. Sosprecher schwingen, aus verschiedenen Gründen von wohl unterhalb wie oberhalb der Grenzfrequenz sei erheblicher Bedeutung. Bei gleichphasiger Erregung io dabei jeder Teilbereich so umfangreich, daß er für die addiert sich die in den Raum abgestrahlte Gesamt- Gesamtübertragung wesentliche Bedeutung hat. energie unabhängig von der Frequenz. Bei gegen- Der pseudostereophonische Effekt ergibt sich hier-

phasiger Erregung tritt eine Addition der Energie bei dadurch, daß im oberen Frequenzbereich subjeknur bis zu einer bestimmten Grenzfrequenz ein, die tiv zwei weit voneinander entfernte Schallquellen dadurch definiert ist, daß der Abstand der (angenom- 15 lokalisiert werden, deren Abstand scheinbar größer men beiden) Lautsprecher gleich der halben Wellen- ist als der Abstand der beiden Lautsprecher. Die länge dieser Grenzfrequenz ist. Richtcharakteristik enthält zwei divergierende, stark

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei der ausgeprägte Keulen. Im unteren Frequenzbereich erdurch das britische Patent 486 095 angegebenen Laut- gibt sich nach der erfindungsgemäßen Anordnung sprecheranordnung zur Groß raumbeschallung, welche 20 trotz Verwendung der gleichen Lautsprecher kein also keiner Stereophonischen und auch im Prinzip akustischer Kurzschluß, und die tiefen Frequenzen keiner im Sinne des musikalischen Hörers hoch- werden in gewohnter Weise, als frontal abgestrahlt, qualitativen Wiedergabe dienen soll, von einer fre- vom Hörer wahrgenommen.

quenzmäßig nicht eingeschränkten gegenphasigen Be- Die Sicherstellung des gewünschten Betriebszu-

triebsweise mehrerer Lautsprecher Gebrauch gemacht 25 Standes der Lautsprecher kann mittels einer einfachen, wird, um die bei gleichphasiger Erregung mehrerer mit einseitigem Dämpfungsanstieg bemessenen Weiche Lautsprecher bedingte scharfe Bündelung zu ver- erreicht werden. Bei richtiger Dimensionierung von meiden. Für den hier gewünschten Zweck ist auch der Hochpaß- und Tiefpaßglied bleiben Anpassung, Enerim vorhergehenden Absatz erwähnte, bei gegenphasi- gieaufteilung und Gesamtwirkungsgrad im gesamten ger Erregung gegebene Umstand uninteressant, denn 30 Frequenzgebiet ungestört.

die Qualitätsforderung bezüglich einer frequenzline- Es ist ferner vorteilhaft, das Wiedergabegerät mit

aren Übertragung ist nicht gegeben, außerdem kön- einem Umschalter auszurüsten, welcher wahlweise nen die Lautsprecher in größerem Abstand montiert den erfindungsgemäßen pseudostereophonen Betrieb, werden als in einem Rundfunk- oder Fernsehgerät wie auch den normalen, durch gleichphasige Speisung zum Beispiel. 35 aller Lautsprecher gekennzeichneten Betrieb ein-

In Fortführung der Überlegungen ergibt sich bei zuschalten gestattet. Die Wirkung eines solchen der Beurteilung z. B. zweier an einer Schallwand Schalters ist einerseits sehr eindrucksvoll und gefrontal montierter Lautsprecher, daß das Schalken- stattet andererseits die Wiedergabe von Gesangtrum bei gleichphasiger Speisung im Mittelpunkt der stimmen und Sprache mit der charakteristischen, Verbindungslinie beider Lautsprecher lokalisiert wird, 40 stark ausgeprägten Richtkraft zu erhalten. Es sei wenn der Abstand des Hörers von der Schallwand jedoch betont, daß auch bei pseudostereophonischem größer ist als der Abstand der beiden Lautsprecher Betrieb mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren die voneinander. Die Richtwirkung einer solchen gleich- Vorzugsrichtung der Schallabstrahlung im Gegensatz phasigen Anordnung senkrecht zur Schallwandebene zu anderen bekannten Verfahren keinesfalls zerist dabei ausgeprägter als die eines einzelnen Laut- 45 stört wird.

Sprechers, zumindest für solche Frequenzen, die ober- Es kann ferner zweckmäßig sein, die Bemessung

halb der oben definierten Grenzfrequenz liegen. Fre- der Frequenzweiche in der Weise vorzunehmen, daß in quenzen unterhalb dieser Grenzfrequenz werden ohne einem kleinen Teilbereich unterhalb der Grenzfrequenz ausgeprägten Richteffekt abgestrahlt. eine gewisse, durch akustischen Kurzschluß bedingte

Der obenerwähnte gegenphasige Betrieb ist, außer 50 lineare Ent- bzw. Verzerrung entsteht. Zum Beispiel für den im Zusammenhang mit dem britischen Patent lassen sich damit unangenehme Gehäuseresonanzen 095 angeführten Zweck, in der akustischen u. dgl. wirksam bekämpfen, und zwar ohne zusätz-Wiedergabetechnik von Qualiätsanordnungen bisher liehen Aufwand.

nur als Störeffekt in Erscheinung getreten: Unterhalb Um zu vermeiden, daß bei der erfindungsgemäßen

der oben definierten Grenzfrequenz erfolgt nämlich 55 Anordnung die frontale Abstrahlung der hohen Freein mit abnehmender Frequenz in seiner Wirksamkeit quenzen zu gering ist, kann es vorteilhaft sein, beiden zunehmender akustischer Kurzschluß, d. h. eine Aus- bzw. den Lautsprechern oberhalb der Grenzfrequenz löschung der tiefen Frequenzen. Bei Qualitätswieder- oder auch im gesamten Frequenzbereich etwas untergabegeräten hat man daher bisher mehrere akustisch schiedliche Energiebeträge zuzuleiten. Andernfalls parallel arbeitende Lautsprecher stets in Gleichphase 60 wird bei Verwendung zweier Lautsprecher theoretisch gespeist, um die tiefen Frequenzen zu erhalten. Dies in der durch die Mittelsenkrechte der Verbindungsgilt zumindest für solche Geräte, bei denen die Laut- linie beider Lautsprecher gelegten Normalebene zur Sprecher in geringem Abstand voneinander montiert Schallwand im oberen Frequenzbereich keine Schallwerden mußten, so daß ein wesentlicher Frequenz- erregung stattfinden. Praktisch ist die Erscheinung bereich unterhalb der Grenzfrequenz liegt und bei 65 jedoch weder im Nahfeld der Lautsprecher, noch in gegenphasiger Speisung kurzgeschlossen würde. mäßiger oder größerer Entfernung nachzuweisen.

Entsprechend diesen Überlegungen wird nun er- Es ist weiterhin zu empfehlen, bei der Wahl des

findungsgemäß eine pseudostereophonische Qualitäts- Abstandes der Lautsprecher sehr sorgfältig vorzuwiedergabe bei einer räumlich nicht sehr ausgedehn- gehen. Erfindungsgemäß läßt sich bei entsprechender ten Wiedergabeanordnung dadurch erzielt, daß zwei 70 Wahl des Abstandes die Grenzfrequenz für den

pseudostereophonischen Effekt, wie auch die davon verschiedene charakteristische Frequenz für einen ebenfalls erwünschten Auslöschungs- bzw. Leistungsminderungseffekt so verschieben, daß dieses dem subjektiven Empfinden des menschlichen Ohres am angenehmsten ist.

Die Abbildung zeigt ein Schaltbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar unter Verwendung zweier üblicher Lautsprecher. Vom Generator 7 gelangt das gesamte zu übertragende Frequenzgemisch über einen Transformator 6 an einen Lautsprecher 1. Gleichzeitig gelangt vom Transformator 6 das Frequenzintervall unterhalb der durch den Lautsprecherabstand definierten Grenzfrequenz über den Tiefpaß 3 zum Lautsprecher 2, und zwar zur stets gleichphasigen Erregung. Das Frequenzintervall oberhalb der Grenzfrequenz gelangt vom Generator 7 über das Hochpaßglied 5 und den Transformator 4 sowie über den Schalter 8 ebenfalls zum Lautsprecher 2. Der Schalter 8 gestattet die wahlweise Umschaltung zwischen gegenphasigem und gleichphasigem Betrieb der beiden Lautsprecher, soweit es den oberen Frequenzbereich betrifft.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 2g

1. Lautsprecherkombination für pseudostereophonische Raumklangerzeugung durch subjektiv empfundene räumliche Ausweitung eines elektroakustischen Schallzentrums mit zwei oder mehreren Lautsprechern, von denen ein jeder stets das gesamte Tonfrequenzgemisch zur Übertragung erhält, und die im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lautsprecher oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz in einem Frequenzintervall von wesentlichem Umfang, welches jedoch stets nur einen Teil des gesamten von jedem der Lautsprecher übertragenen Frequenzbereiches bildet und in welchem die abgestrahlte Einzelenergie der Lautsprecher von gleicher Größenordnung ist, in Gegenphase zu den übrigen Lautsprechern schwingt.

2. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Frequenzweichen die verschiedenen Lautsprecher unterhalb der bestimmten Grenzfrequenz gleichphasig, oberhalb dieser Grenzfrequenz gegenphasig gespeist werden.

3. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen wird, welcher einen Betrieb der Lautsprecher mit einer in einem Frequenzintervall oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz teilweise gegenphasigen Speisung einerseits sowie mit einer vollständig gleichphasigen Speisung aller Lautsprecher im gesamten Frequenzbereich andererseits einzuschalten gestattet.

4. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenphasige Betriebszustand eines oder mehrerer Lautsprecher auch in einem kleinen Teilbereich unterhalb der bestimmten Grenzfrequenz zum Zweck einer linearen Ent- oder Verzerrung des Frequenzganges der Lautsprecherkombination eingestellt wird.

5. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß den mehreren Lautsprechern in dem Frequenzintervall mit teilweise gegenphasiger Speisung oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz in solchem Umfang ungleiche Energie zugeführt wird, daß auf keiner Schnittfläche des Raumes eine frequenzunabhängige, totale Kompensation der Schallenergie eintritt.

6. Lautsprecherkombination nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Lautsprecher so bemessen werden, daß dadurch im System der Lautsprecherkombination bestimmte, in ihrer zahlenmäßigen Höhe erwünschte Grenzfrequenzen sowohl für den angestrebten pseudostereophonischen Effekt als auch für den unter Umständen ebenfalls erwünschten Auslöschungseffekt ausgebildet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 797 338;
deutsche Patentschrift Nr. 831 414;
britische Patentschrift Nr. 486 695.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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