[0001] Zur raumgetreuen Wiedergabe von stereophonen Signalen, welche mittels Kunstkopf aufgenommen
wurden, sind in der Regel Kopfhörer erforderlich, damit die durch die Richtcharakteristik
des Kunstkopfs hervorgerufene Frequenzcharakteristik des aufgenommenen Signals unverändert
in die Ohrkanäle des Hörers übertragen wird. Um Kunstkopf-Signale für eine Lautsprecherwiedergabe
kompatibel zu machen, z.B. bei der Rundfunkübertragung, ist es bekannt (NTG-Fachberichte
56, Hörrundfunk 4, Seite 184 bis 191), eine senderseitige, elektrische Entzerrung
der Kunstkopfsignale durchzuführen. Der Frequenzgang des dabei benutzten elektrischen
Filters ist invers bezüglich des Freifeld- übertragungsmaßes des Kunstkopfs für frontalen
Schalleinfall von 0°. Diese aus Kompatibilitätsgründen erfolgende Entzerrung der Kunstkopf-Signale
braucht bei der Kopfhörerwiedergabe nicht zusätzlich kompensiert zu werden, da die
heute verwendeten, standardisierten Kopfhörer - aus anderen Gründen - bereits freifeldentzerrt
sind. Diese bekannte senderseitige Entzerrung der Kunstkopf-Signale führt jedoch zu
Klangverfälschungen bei der Lautsprecherwiedergabe, da die Schalldrucke der von 0°
abweichenden Schalleinfahrrichtungen insbesondere im Bereich zwischen 3 kHz und 10
kHz Frequenzgänge besitzen, welche zum Teil erheblich von dem Frequenzgang des Schalldrucks
für die Schalleinfallsrichtung von 0° abweichen (z.B. "Acustica" Nr.26, 1972, Seite
219).
[0002] Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Einrichtung der eingangs
erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei der Lautsprecherwiedergabe mit entzerrten
Kunstkopf-Signalen eine weitgehende Klangtreue erzielbar ist.
[0003] Die Aufgabe wird erfindungsgemä0 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
[0004] Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt einen Frequenzgang, welcher im Gegensatz
zu dem eingangs erläuterten Stand der Technik nicht den Frequenzverlauf des Schalldrucks
einer einzigen Schalleinfallsrichtung, nämlich für 0° frontalen Schalleinfall, sondern
den Frequenzverlauf der aufsummierten Schalldrucke sämtlicher Schalleinfallsrichtungen
gegenläufig kompensiert. Das daraus resultierende entzerrte Kunstkopf-Signal besitzt
angenähert den gleichen Frequenzverlauf wie das von einem stereophonen Studiomikrophon
erzeugte, im Diffusfeld aufgenommene Mikrophonsignal. Die Lautsprecherwiedergabe des
erfindungsgemäß entzerrten Kunstkopf-Signals unterscheidet sich somit in ihrer Klangfarbe
nicht oder nicht wesentlich von der Lautsprecherwiedergabe entsprechender intensitätsstereophoner
Signale. Für die Wiedergabe der erfindungsgemäß entzerrten Kunstkopf-Signale mittels
standardisierter, freifeldentzerrter Kopfhörer braucht die Differenz zwischen Freifeldentzerrung
durch Kopfhörer und Diffusfeldentzerrer des Kunstkopfs nicht unbedingt ausgeglichen
zu werden, obwohl ein solcher Ausgleich ohne größeren Aufwand möglich ist.
[0005] Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Frequenzgänge für das relative Diffusfeldübertragungsmaß von freifeldentzerrten
und verschieden stark diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signalen, wobei als Bezugsgröße
das Diffusfeldübertragungsmaß eines Studiomikrophons dient,
Fig. 2 einen schematischen-Querschnitt durch einen Teil eines Kunstkopfes mit akustischem
Koppler zur Diffusfeldentzerrung des Kunstkopf-Signals gemäß der gestrichelten Kurve
nach Fig. 1,
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild eines elektrischen Filters zur zusätzlichen Diffusfeldentzerrung
des mit dem akustischen Koppler nach Fig. 2 diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signals,
und
Fig. 4 den Frequenzgang des zur zusätzlichen Diffusfeldentzerrung des Kunstkopf-Signals
gemäß der durchgezogenen Kurve nach Fig. 1 verwendeten elektrischen Filters.
[0006] In Fig. 1 ist der Frequenzverlauf des relativen Diffusfeldübertragungsmaßes verschiedener
Kunstkopf-Signale dargestellt, wobei als Bezug das mit strichpunktierter Linie eingezeichnete
Diffusfeldübertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Studiomikrophons
dient. Die gepunktete Kurve gilt für ein freifeldentzerrtes (für Schalleinfallsrichtung
"vorne") Kunstkopf-Signal, die gestrichelte Kurve gilt für ein mittels eines akustischen
Kopplers gemäß Fig. 2 diffusfeldvorentzerrtes Kunstkopf-Signal und die ausgezogene
Kurve für ein mittels des Kopplers nach Fig. 2 und eines elektrischen Filters nach
Fig. 3 diffusfeldentzerrtes Kunstkopf-Signal. Wie man aus einem Vergleich der gepunkteten
Kurve und der durchgezogenen Kurve erkennt, ist die Abweichung im Obertragungsmaß
bei einem diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signal (ausgezogene Kurve) von der strichpunktierten
Bezugskurve praktisch über den gesamten, interessierenden Hörfrequenzbereich gering,
wohingegen bei einem freifeldentzerrten Kunstkopf-Signal (gepunktete Kurve) eine starke
Abweichung in positiver Richtung bei hohen Frequenzen im Bereich 8 bis 10 kHz auftritt.
Infolge der guten Annäherung des diffusfeldentzerrten Kunstkopf-Signals an das Studiomikrophonsignal
ist bei der Lautsprecherwiedergabe derartiger diffusfeldentzerrter Kunstkopf-Signale
praktisch die gleiche Klangtreue erzielbar wie bei der Wiedergabe von Signalen, die
mittels eines freistehenden Studiomikrophons aufgenommen wurden.
[0007] Der in Fig. 2 dargestellte akustische Koppler 30 dient zur Diffusfeldentzerrung der
Kunstkopf-Signale gemäß der gestrichelten Kurve in Fig. 1 und ist zwischen einem Studiomikrofon
10 und dem Ohrkanal 21 des Kunstkopfes 20 angebracht. Ein derartiger Koppler ist in
der älteren deutschen Patentanmeldung P 31 01 264.7 beschrieben und ist nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung. Der Koppler 30 weist ein Querschnittsanpassungsstück 33
auf, dessen hohlzylindrischer Abschnitt auf das Studiomikrofon 10 aufgesteckt ist
und dessen sich daran anschließender konischer bzw. kegelstumpfförmiger Abschnitt
in Richtung auf den Ohrkanal 21 verläuft. Der von dem letztgenannten Abschnitt umschlossene
Hohlraum 32 steht über ein Ansatzstück 31, welches in oder in der Nähe der Konusspitze
des Anpassungsstücks 33 in dieses eingesetzt ist, mit dem Ohrkanal 21 in durchgängiger
Verbindung. Und zwar endet das Ansatzstück 31 in einer in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichneten
Querschnittsebene 22 des Ohrkanals 21, welche ausreichend weit von dem Ohrkanaleingang
entfernt liegt, damit keine Rückwirkungen des Kopplers 30 auf die Richtcharakteristik
des Kunstkopfohrs 23 auftreten.
[0008] Im Inneren des Hohlraumes 32 befindet sich ein Abstimmungsstück 34, welches im dargestellten
Beispielsfall eine zylindrische Basis und einen kegeligen Fortsatz aufweist und mit
seiner Basis auf einer Lochscheibe 35 mittig befestigt ist. Die mit mehreren Durchgangslöchern
35a versehene Lochscheibe 35 ist auf einer Schulter der Innenfläche des Anpassungsstücks
33 am Obergang von dem kegelstumpfförmigen zum hohlzylindrischen Abschnitt aufgelegt,
und zwar unter Einhaltung eines definierten Abstandes zu der Membrane 11 des Mikrofons
10, wodurch ein dazwischenliegender Hohlraum 36 begrenzt wird.
[0009] In die Wand des kegelstumpfförmigen Abschnitts des Anpassungsstücks 33 ist ferner
ein halsförmiges Mündungsstück 37a eines Resonatorgehäuses 37 eingesetzt, dessen Hohlraum
38 zur Außenatmosphäre hin durch eine Abstimmschraube 39 abgeschlossen ist. Anstelle
einer Abstimmschraube 39 kann ein beliebiger anderer, harter Abschluß gewählt werden.
In dem Hohlraum 38 befindet sich ein poröses Dämpfungsmaterial 38a, das auch oder
alternativ in dem Mündungsstück 37a angeordnet werden kann.
[0010] Die vorstehend beschriebenen Teile des Kopplers 30 definieren drei Helmholtz-Resonatoren.
[0011] Der erste Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 32 und dem Ansatzstück 31;
der zweite Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 36 und den Löchern 35a in
der Lochscheibe 35; der dritte Helmholtz-Resonator besteht aus dem Hohlraum 38 einschließlich
des porösen Dämpfungsmaterials 38a und dem halsförmigen Mündungsstück 37a.
[0012] Das in Fig. 3 dargestellte elektrische Filter dient zur Diffusfeldentzerrung der
Kunstkopf-Signale und ergibt zusammen mit dem akustischen Koppler gemäß Fig. 2 die
durchgezogene Kurve in Fig. 1. Das Filter besteht aus der Kettenschaltung eines Bandpasses
100 und zweier Bandsperren 200, 300, wobei die Schaltungsbestandteile 100, 200 und
300 durch senkrechte gestrichelte Linien voneinander getrennt sind. Der Bandpaß 100
und die Bandsperren 200, 300 sind in Form von Brücken-T-Gliedern ausgebildet. Der
Querzweig des Bandpasses 100 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer Induktivität
L1, einer Kapazität C
1 und einem ohmschen Widerstand R
1, ferner einen Serienwiderstand R
2. Der Brückenzweig des Bandpasses 100 umfaßt einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität
L
3, einer Kapazität C
3 und einem ohmschen Widerstand R
3, ferner einen Parallelwiderstand R
4. Der Längszweig des Bandpasses 100 umfaßt zwei ohmsche Widerstände R. Dies gilt in
gleicher Weise auch für die Längszweige der beiden Bandsperren 200 und 300.
[0013] Bei der ersten Bandsperre 200 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit einer
Induktivität L
5, einer Kapazität C
5 und einem ohmschen Widerstand R
5. Der Brückenzweig der Bandsperre 200 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer
Induktivität L
6, einer Kapazität C
6 und einem ohmschen Widerstand R
6.
[0014] Bei der zweiten Bandsperre 300 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit
einer Induktivität L
7, einer Kapazität C
7 und einem ohmschen Widerstand R
7. Der Brückenzweig der Bandsperre 300 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer
Induktivität L8, einer Kapazität C
8 und einem ohmschen Widerstand Rg.
[0015] Dem Eingang 110 des Filters gemäß Fig. 3 ist zur Impedanzanpassung ein ohmscher Widerstand
R
9 vorgeschaltet.
[0016] Die Wirkungsweise des Filters nach Fig. 3 ist am besten aus dem Frequenzgang gemäß
Fig. 4 ersichtlich. Wie man erkennt, besitzt der dargestellte Frequenzgang bei etwa
1200 Hz ein erstes Minimum, auf welches bei etwa 4000 Hz ein erstes Maximum folgt.
Hieran schließt sich bei etwa 7000 Hz ein zweites Minimum an, worauf das Übertragungsmaß
wieder ansteigt. Die Wahl der Maxima und Minima des Frequenzgangs gemäß Fig. 4 ist
durch den in Fig. 1 mit gestrichelter Linie gezeichneten Verlauf des relativen Diffusfeldübertragungsmaßes
für ein mittels des Kopplers nach Fig. 2 diffusfeldvorentzerrtes Kunstkopf-Signal
bestimmt. Hier erkennt man, daß die gestrichelt eingezeichnete Kurve ein erstes Abweichungsmaximum
in positiver Richtung bei etwa 1200 Hz besitzt, woran sich ein erstes Minimum in negativer
Richtung bei etwa 4000 Hz anschließt. Diese Abweichungen von der Bezugskurve werden
durch den Frequenzgang gemäß Fig. 4 gegenläufig kompensiert, womit sich die in Fig.
1 mit durchgezogener Linie gezeichnete Kurve ergibt. Und zwar bewirkt der Bandpaß
100 die Anhebung des Frequenzgangs bei 4 kHz, während die Bandsperren 200, 300 die
Absenkungen bei 1,2 kHz bzw. bei 7 kHz bewirken.
[0017] Die Diffusfeldentzerrungswirkungen des akustischen Kopplers gemäß Fig. 2 und des
elektrischen Filters gemäß Fig. 3 können für sich allein oder zusammen durch entsprechend
gebaute Kunstkopf-Mikrophone erreicht werden, bei denen jeweils der Frequenzgang invers
bezüglich des Frequenzverlaufs der Differenz zwischen dem Diffusfeldübertragungsmaß
des Kunstkopf-Signals und dem im wesentlichen glatten Übertragungsmaß des Ausgangssignals
eines freistehenden Mikrophons ist.