Schallschwingungsabnahmesystem, Klanginstrument und Verfahren zur Abnahme von Schallschwingungen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Schallschwingungsabnahmesystem zur Umwandlung von Schallschwingungen eines Klanginstrumentes in elektrische Signale mit zumindest einem mechanisch-elektrischen Wandler mit einem aktiven und einem passiven Bewegungspol, wobei der aktive Bewegungspol mit einem schwingenden Element des Klanginstrumentes entweder direkt oder über ein zwischenliegendes Durchleitelement in Kontakt bringbar ist, zumindest einem Trägheitsmassenelement, das mit dem passiven Bewegungspol des Wandlers verbunden ist, und zumindest einer schwingungsentkoppelnden von einer Verbindung über den Wandler unabhängigen Lagerung zur Lagerung des zumindest einen Trägheitsmassenelementes und zur Schwingungsentkopplung parallel zur Richtung der abzunehmenden Schallschwingungen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Klanginstrument mit einem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem und Verfahren zum Abnehmen von Schallschwingungen von Klanginstrumenten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schallschwingungsabnahmesystem zur Umwandlung von Schallschwingungen eines Klanginstrumentes in elektrische Signale, ein Klanginstrument mit einem solchen Schallschwingungsabnahmesystem und Verfahren zum Abnehmen von Schallschwingungen von einem Klanginstrument.

[0002] Schallschwingungsabnahmesysteme dienen zur Ankopplung an Körperschall z. B. eines Musikinstrumentes, um die abgenommenen Schallschwingungen in elektrische Signale umzuwandeln. Diese elektrischen Signale dienen dann mit Hilfe elektronischer Komponenten zur Verstärkung des Schalles oder Aufzeichnung. Insbesondere werden derartige Schallschwingabnahmesysteme als Tonabnehmer für Musikinstrumente eingesetzt. Dabei wäre der Einsatz in folgenden Haupteinsatzgebieten wünschenswert:

• Bei Live-Auftritten vor großem Publikum, im Freien oder bei der Kombination von leisen akustischen Instrumenten mit den beliebig verstärkbaren elekroakustischen Instrumenten muß der Schall der akustischen Instrumente in elektrische Signale gewandelt und nach dem Durchlaufen von Mischpulten und Verstärkern über Lautsprecher wiedergegeben werden. Als Wandler eignen sich Tonabnehmer prinzipiell besser als Mikrofone, da bei Tonabnehmeranordnungen die Rückkopplungsschwelle deutlich höher liegt als bei Mikrofonanordnungen.
• Im Gebiet der Musikaufnahmetechnik und im vorgenannten Anwendungsgebiet ist es häufig wünschenswert, wenn die einzelnen Instrumente über separate Kanäle aufgenommen werden können, um dann über die spätere Signalverarbeitung, etwa an Mischpulten, den Klang und die Lautstärkeverhältnisse abzustimmen. Bei der Aufnahme über einzelne Mikrofone werden hierzu Richtmikrofone und besonders dicht am Schallerzeuger angebrachte Mikrofone eingesetzt. Zum Teil müssen die Einzelinstrumente in schallisolierenden Einzelräumen aufgenommen werden. Beim Einsatz von Tonabnehmersystemen an leisen akustischen Instrumenten würden sich die geschilderten aufwendigen Mikrofonaufnahmeanordnungen erübrigen, da das Übersprechen auf die Mikrofone benachbarter Instrumente vermieden wird.

[0003] Bekannte Systeme, wie sie z. B. in EP 0 840 282 A1 oder US 6,255,565 beschrieben sind, greifen den Körperschall eines Saiteninstrumentes mit Hilfe einer piezokeramischen Folie unter den Stegfüßen des Saiteninstrumentes oder an den Saiten direkt ab.

[0004] Bei bekannten Systemen nimmt der Steg, in der Regel aus Holz, die Saitenschwingungen als mechanische Schwingungen auf, transformiert und filtert sie und leitet sie über die Stegfüße auf einen Klangboden, der den Schall weiter transformiert und schließlich an die Umgebung als Luftschall abstrahlt. Viele marktübliche Tonabnehmersysteme koppeln an den Körperschall dieses Steges an. Kernstück des Tonabnehmers ist der Wandler, der die mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen umsetzt. Wegänderungen in Form mechanischer Schwingungen werden vom Wandler in elektrische Spannungsänderungen umgewandelt. Solche Tonabnehmersysteme können in vorhandene oder eigens angefertigte Ausnehmungen des Steges eingefügt oder eingeklemmt werden, wie es in US 4,785,704 beschrieben ist.

[0005] EP 0 609 553 B1 beschreibt einen Tonabnehmer für Musikinstrumente, bei dem Schwingspulen durch den Resonanzkörper des Instrumentes in Schwingungen versetzt werden, die in den Ringspalt eines Permanentmagneten reichen. An den Spulen wird die durch die Schwingungen erzeugte Induktionsspannung abgegriffen. Der Permanentmagnet als passiver Bewegungspol des auf diese Weise gebildeten Wandlers ist durch Federn entkoppelt.

[0006] Andere Tonabnehmersysteme sind als Zwischenglied zwischen dem saitenführenden Oberteil des Steges und den auf dem Klangboden stehenden Füßen ausgeführt, so wie es in EP 0 840 282 A1 beschrieben ist. Die Körperschallwellen durchlaufen im Wandler die Strecke zwischen seinen beiden Bewegungspolen und erfahren dabei eine Phasenverschiebung, die als Relativauslenkung der beiden Bewegungspole zur eigentlichen Wandlung zur Verfügung steht.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schallschwingungsabnahmesystem zur Umwandlung von Schallschwingungen eines Klanginstrumentes in elektrische Signale, ein Klanginstrument mit einem Schallschwingungsabnahmesystem und Verfahren zur Abnahme von Schallschwingungen zur Umwandlung in elektrische Signale mit verbesserten akustischen Eigenschaften anzugeben. Diese Aufgabe wird mit einem Schallschwingungsabnahmesystem mit den Merkmalen des Anspruches 1, einem Klanginstrument mit den Merkmalen des Anspruches 19 und Verfahren zur Schallschwingungsabnahme mit den Merkmalen des Anspruches 24 oder 25 erreicht. Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungen gerichtet.

[0008] Ein erfindungsgemäßes Schallschwingungsabnahmesystem zur Umwandlung von Schallschwingungen eines Klanginstrumentes in elektrische Signale weist zumindest einen mechanisch-elektrischen Wandler mit einem aktiven und einem passiven Bewegungspol auf, wobei der aktive Bewegungspol mit einem schwingenden Element des Klanginstrumentes entweder direkt oder über ein zwischenliegendes Durchleitelement in Kontakt bringbar ist. Zumindest ein Trägheitsmassenelement ist mit dem passiven Bewegungspol des Wandlers verbunden, wobei dieses Trägheitsmassenelement schwingungsentkoppelnd mit einer Lagerung gehalten wird, die von einer ggf. vorhandenen Verbindung über den Wandler unabhängig ist und die Schwingungen parallel zur Richtung der abzunehmenden Schallschwingungen entkoppelt. Aus Symmetriegründen und wegen der leichten Anpaßbarkeit an die Geometrie z. B. des Steges eines Saiteninstrumentes werden vorteilhafterweise zwei Wandler und zwei Trägheitsmassen eingesetzt.

[0009] Das zumindest eine zusätzliche Trägheitsmassenelement ruht also im wesentlichen gegenüber der abzunehmenden Schwingung, sowohl gegenüber der Schallschwingungsabnahmestelle als auch gegenüber anderen schwingenden Teilen des Instrumentes.

[0010] Im Unterschied zu konventionellen Tonabnehmersystemen verwendet das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem einen oder mehrere Wandler, deren passiver Bewegungspol mit von dem eigentlichen Wandler unabhängigen Trägheitsmassen verbunden ist, die separat über schwingungsentkoppelnde Tonabnehmerlagerungen an einer relativ dazu ruhenden Bezugsumgebung gelagert sind. Vorteilhaft sind Trägheitsmassen von mindestens 20 g.

[0011] Für die Zwecke des vorliegenden Textes wird die Lagerung als schwingungsentkoppelnd bezeichnet, wenn sie zumindest in Richtung parallel zur Richtung der abzunehmenden Schallschwingungen schwingungsentkoppelnd wirkt.

[0012] Ein erfindungsgemäßes Schallschwingungsabnahmesystem verfügt über zumindest eine Trägheitsmasse mit Wandler. Es können jedoch ebenso zwei oder mehr Trägheitsmassen mit entsprechend vielen Wandlern vorgesehen sein. Sind mehrere Wandler mit Trägheitsmassen vorgesehen, so können die Wandler zusammengeschaltet werden, um das elektrische Signal zu verstärken. Je nach dem, ob die Wandler beim Betrieb des Klanginstrumentes gleichphasig oder gegenphasig schwingen, werden die Signale gegenphasig bzw. gleichphasig zueinander geschaltet, um ein optimales Verstärkungsergebnis zu erreichen.

[0013] Mit dem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem können elektrische Ausgangsleistungen erbracht werden, welche geeignet sind, analoge Line-In-Eingänge von Audiogeräten normal und rückwirkungsfrei ohne Zwischenschaltung von elektronischen Vorverstärkern anzusteuern. So ist z. B. eine mittlere Ausgangsspannung von größer 0,25 V unter einer Ausgangsnennimpedanz von weniger als 15 kOhm zu erreichen.

[0014] Andererseits eignet sich aufgrund der optimalen Schallschwingungsabnahmeeigenschaften des erfindungsgemäßen Systems das System auch zur Schallschwingungsabnahme von leisen Instrumenten, insbesondere auch von semi-akustischen Instrumenten, deren Handhabung originalen akustischen Instrumenten entspricht, welche aber keinen lauten Direktschall abgeben sollen. Mit derartigen semi-akustischen Instrumenten können z. B. Konzertmusiker üben, ohne auf weit abgelegene oder schallisolierte Räume angewiesen zu sein. Solche Instrumente mit einem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem können in Form, Gewicht, Handhabung und Ansprache den originalen akustischen Instrumenten möglichst weitgehend entsprechen. Der Musiker kann den weitgehend originalen Klang z. B. über Kopfhörer oder nahe den Ohren positionierte Lautsprecher wahrnehmen. Dennoch kann die prinzipielle Spieltechnik an einem solchen semi-akustischen Instrument dem originalen Instrument entsprechen.

[0015] Das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem ist mit unterschiedlichen Instrumenten einsetzbar, aber z. B. auch als Tonabnehmer an eine Glasscheibe ankoppelbar, die Geräusche und Klänge der Umgebung aufnimmt. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung mit einem Saiteninstrument, z. B. einem Cello.

[0016] Aufgrund der schwingungsentkoppelnden Eigenschaft der Trägheitsmassen könnte die der Trägheitsmasse abgewandte Seite dieser Lagerung sogar in unmittelbarer Nähe der Schallschwingungsabnahmestelle vom Klanginstrument befestigt sein. Um eine Dämpfung der abnehmbaren Amplitude zu vermeiden und eine Klangbeeinflussung zu minimieren, wird jedoch als Befestigungsstelle vorzugsweise ein weiter von der Schallschwingungsabnahmestelle entfernter Ort mit geringerer Eigenschwingung ausgewählt.

[0017] Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Elastizitätsmodul (bzw. die Materialsteifigkeit) des Trägheitsmassenelementes einschließlich der Verbindung des Trägheitsmassenelementes mit dem passiven Bewegungspol des Wandlers einen Wert von mindestens 20 N/mm² aufweist.

[0018] Die schwingungsentkoppelnde Lagerung hat vorzugsweise in Richtung der Schwingung des abzunehmenden Schalles eine Lagersteifigkeit von weniger als (TM/4) (N/(g · mm)), wenn die obengenannte spezielle Lagerung der Trägheitsmasse ergänzt wird durch weitere Lagerungen wie etwa den Materialverbund zwischen dem aktiven und dem passiven Bewegungspol in einigen Wandlerbauarten, wobei diese Steifigkeit alle die Trägheitsmasse lagernden Effekte einschließt. Die schwingungsentkoppelnde Lagerung hat darüber hinaus vorzugsweise in Richtung der Schwingung des abzunehmenden Schalles eine Lagersteifigkeit von weniger als (TM/8) (N/(g . mm)), wenn die obengenannte spezielle Lagerung die einzige wesentliche Lagerung der Trägheitsmasse darstellt, wie dies zum Beispiel der Fall sein kann bei Wandlerbauarten ohne Materialverbund zwischen dem aktiven und dem passiven Bewegungspol. TM steht in beiden Fällen für die Größe der Trägheitsmasse in Gramm. Die Unterschreitung der oben angegebenen Steifigkeiten erweist sich als besonders günstig für die optimale Umwandlung der Schallschwingungen in klangtreue elektrische Signale, da die Trägheitsmasse und damit der passive Bewegungspol des Wandlers besonders effektiv gegen den Empfang von Störschall und von phasenversetztem Nutzschall aus der Richtung der Befestigung der Trägheitsmassenlagerung an der Bezugsumgebung entkoppelt wird.

[0019] Die Gesamtsteifigkeit der Lagerung der Trägheitsmasse ist in Nutzschallschwingungsrichtung im Verhältnis zur Trägheitsmasse bei derartigen bevorzugten Ausführungsformen so gering, daß die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems auf Werte unterhalb der Hörschwelle verschoben werden kann. So bleiben die Trägheitsmassen an den passiven Wandlerpolen bei geringen Dämpfungs- und Positionierungsmaßnahmen im gesamten Übertragungsbereich räumlich still stehen und ermöglichen einen linearen Frequenzgang und eine maximale Effektivität der Wandler.

[0020] Eine Unbeweglichkeit und Steifigkeit der schwingungsentkoppelnden Lagerung in die Richtungen quer zur Nutzschallschwingungsrichtung erbringt andererseits folgende Vorteile: Die Querbewegungen zwischen dem Wandler und der Schallschwingungsabnahmestelle werden reduziert und damit Störgeräusche und eventuelle Fehlstellungen oder mechanische Überlastungen im Wandler vermieden. Ist die Schallschwingungsabnahmestelle vom Klangkörper derart gestaltet, daß die Nutzschallschwingungsrichtung im normalen Einsatzfall im wesentlichen parallel zur Erdoberfläche liegt, wie z. B. beim Einbau in den Steg eines Cellos, dann ist die Lagerung in Schwerkraftrichtung steif ausgelegt. Sie kann also die statische Lagerung übernehmen und die nachgiebige Richtung der schwingungsentkoppelnden Lagerung bleibt frei für die optimale Ankopplung der Wandler an die Schallschwingungsabnahmestelle des Klanginstrumentes. Als günstig erweist sich dabei, wenn die schwingungsentkoppelnde Lagerung eine Steifigkeit parallel zur Richtung der abzunehmenden Schallschwingung von höchstens der Hälfte der Steifigkeit senkrecht zu dieser Richtung aufweist.

[0021] Die schwingungsentkoppelnde Lagerung sollte in Richtung der abzunehmenden Schallschwingung nachgiebig sein, also eine Vorzugsbewegungsrichtung in dieser Richtung haben. Diese Vorzugsrichtung sollte möglichst wenig, vorteilhafterweise zumindest weniger als 32° von der Schwingungsrichtung der abzunehmenden Schallschwingung abweichen.

[0022] Die schwingungsentkoppelnde Lagerung kann eine Linearführung oder eine Kurvenführung umfassen. Vorzugsweise weist die schwingungsentkoppelnde Lagerung zumindest ein Gelenk auf.

[0023] Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist die schwingungsentkoppelnde Lagerung als Parallelogrammführung mit mindestens zwei Gelenkarmen und vier Gelenken ausgeführt. An zwei gegenüberliegenden Seiten dieser Parallelogrammführung sind diejenigen Elemente befestigt, die gegeneinander beweglich sein sollen. Als einfache und kostengünstige Möglichkeit haben sich Festkörpergelenke, insbesondere Gummigelenke oder Biegegelenke erwiesen. Solche Festkörpergelenke können aus Metallen bestehen oder Metallbestandteile, duroplastische, thermoplastische oder elastomere Kunststoffe enthalten. Ebenso können entsprechende Gelenke aus Textilien, Faserwerkstoffen oder als Verbundwerkstoffe bzw. Kompounde der obengenannten Bestandteile ausgeführt sein. Festkörpergelenke besitzen insbesondere den Vorteil der absoluten inneren Spielfreiheit. Bei den anderen Gelenkbauformen kann dagegen das meist vorhandene Lagerspiel zu störenden Scheppergeräuschen, besonders bestimmten Resonanzfrequenzen, führen.

[0024] Um bei einer parallelogrammartigen Lagerung die Verwindungssteifigkeit ausreichend hoch zu gestalten, wird vorteilhafterweise der Abstand zwischen zwei äußeren Gelenkarmen mindestens halb so groß gewählt wie die Länge der Gelenkarme, also die Parallelogrammseiten parallel zur Richtung der abzunehmenden Schwingung mindestens halb mal so lang wie die Parallelogrammseiten senkrecht zur Richtung der abzunehmenden Schwingung gewählt. Aus dem gleichen Grund kann vorteilhafterweise die Breite der Gelenkarme mindestens halb so groß gewählt werden wie die Länge der Gelenkarme.

[0025] Um die Nachgiebigkeit der Gelenke in Richtung des abzunehmenden Nutzschalles ausreichend hoch zu gestalten und die trotz der schwingungsentkoppelnden Lagerung noch übertragenen Schwingungen in Richtung unhörbar tiefer Frequenzen zu verlagern, sind die Biegestellen in den Gelenken vorteilhafterweise höchstens ¹/₁₀ mal so dick wie die Länge der Gelenke.

[0026] Die Ankopplung der Wandlerbaueinheit an die Schallschwingungsabnahmestelle am Klanginstrument kann z. B. durch Anpressen geschehen. Dazu können entsprechende Anpreßvorrichtungen, z. B. Druckfedern vorgesehen sein. Diese Druckfedern können die Wandlerbaueinheit gegen einen im Vergleich zur Schallschwingungsabnahmestelle ruhenden Teil des Klanginstrumentes abstützen. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind derartige Anpreßvorrichtungen, z. B. Druckfedern zwischen die Gelenkarme der parallelogrammartig ausgestalteten Führung der schwingungsentkoppelnden Lagerung eingefügt.

[0027] Die Anpreßvorrichtung kann Festkörperfedern, z. B. Druckfedern oder Gummifedern, aber auch Gasfedern oder Magnetabstoßungsfedern aufweisen. Bei entsprechender Anordnung am Klanginstrument kann die Anpreßvorrichtung auch die Gewichtskraft der Trägheitsmasse ausnutzen.

[0028] Der aktive Bewegungspol des Wandlers und die Schallschwingungsabnahmestelle des Klanginstrumentes können direkt miteinander verbunden werden. Besonders günstig für den Klang hat sich jedoch erwiesen, wenn sich zwischen dem aktiven Bewegungspol des Wandlers und der Schallschwingungsabnahmestelle ein Durchleitelement in Form eines Stößels zum Weiterleiten der Schallschwingungen befindet. Dieser Stößel kann entweder an der Schallschwingungsabnahmestelle und dem aktiven Bewegungspol des Wandlers befestigt sein oder nur an einem dieser Elemente und an dem anderen dieser Elemente nur angepreßt werden. Ebenso ist eine Ausführung möglich, bei der der Stößel an beiden Stellen nur angepreßt wird. Das Anpressen kann z. B. bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe der Anpreßvorrichtung erfolgen.

[0029] Ein solches Durchleitelement übernimmt die Schallschwingungen der Schallschwingungsabnahmestelle zwangserregt und phasengleich und leitet sie als Longitudinalschwingungen auf den aktiven Bewegungspol des Wandlers weiter.

[0030] Besonders vorteilhaft hat sich ein Durchleitelement von geringer Masse und hoher Steifigkeit relativ zu seiner Masse erwiesen. So ergeben sich Resonanzfrequenzen, die weit oberhalb der zu übertragenden Schwingungen liegen, so daß der Stößel die Schwingungen linear und frei von Überlagerungen durch Eigenresonanzen hindurchleitet. Durch einen großen Durchmesser des Stößels im Verhältnis zu seiner Länge werden Biegeschwingungen als unerwünschte zusätzliche Schwingungsform gering gehalten.

[0031] Als Material für einen solchen Stößel ist hartelastomeres Material vorteilhaft, insbesondere, wenn die Schallschwingungsabnahmestelle aus dem für Musikinstrumente typischen Material Holz besteht. Werden die Materialien der die Schallschwingungsabnahmestelle berührenden Stößelbereiche zu hart gewählt, kann es bei besonders hohen Schallamplituden und Schallschnellen dazu kommen, daß der Stößel und der aktive Wandlerpol aus Trägheitsgründen den Schwingungen nicht mehr folgen können und die Stößelspitze von der Schallabnahmestelle abhebt. In diesen Extremfällen käme es zu unerwünschten Klangverzerrungen oder zum Einarbeiten des Stößels in die Schallschwingungsabnahmestelle. Der Stößel übernimmt hier also die Aufgabe eines Filters und Dämpfers für übersteuerte Anteile des abgenommenen Nutzschalls und die Aufgabe eines Schutzes vor Abnutzung bzw. Änderungen der Größe und der Druckverteilung der Berührfläche zwischen Stößel und Schallschwingungsabnahmestelle. Diese Funktionen des Stößels garantieren die Eliminierung von Übersteuerungs-Verzerrungen noch vor der Umwandlung in elektrische Signale und zeitliche Konstanz der Klangeigenschaften.

[0032] Damit die Eckfrequenz bzw. die Eckamplitude für das Ansprechen der Dämpfung im Bereich außerhalb der obersten zu übertragenden Frequenzen bzw. oberhalb der größten zu übertragenden Lautstärken zu liegen kommen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Summe der Massen auf der aktiven Wandlerseite (im wesentlichen die Masse des Stößels und die Masse der schwingenden Wandlerbestandteile) besonders klein zu wählen im Verhältnis zu der Summe der Massen auf der passiven Wandlerseite (im wesentlichen die Masse der Trägheitsmasse und Teile der Trägheitsmassenlagerung).

[0033] Bei einem Stößel, der zumindest eine lose Verbindungsstelle entweder mit der Schallschwingungsabnahmestelle des Klanginstrumentes oder dem aktiven Bewegungspol des Wandlers aufweist, hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese Verbindungsstelle winkeltolerant ausgestaltet ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß diese lose Verbindungsstelle ein zylindrisches, balliges oder spitzes Element aufweist und somit nur mit einer begrenzten Fläche aufliegt. Mit einer solchen Anordnung erhält man eine gute zeitliche Konstanz der Klangergebnisse und gewinnt zu gleich ein Element zum klangneutralen Toleranzausgleich bei Toleranzbewegungen, die z. B. beim Stimmen eines Saiteninstrumentes oder sonstigen Formoder Lageänderungen durch Stöße und Abnutzungserscheinungen auftreten. Das zylindrische, ballige oder spitze Element kann dabei entweder am Stößel selbst oder an der Schallschwingungsabnahmestelle ausgebildet sein.

[0034] Für den Klang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Anpreßkraft des Stößels an der losen Verbindungsstelle kleiner ist als das Achtfache der Gewichtskraft, die der Trägheitsmasse und dem Wandler entspricht. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die lose Verbindungsstelle eine relative Gleitreibungszahl von weniger als 0,3 aufweist.

[0035] Als Wandler können z. B. Elemente eingesetzt werden, die Abstandsänderungen unter Ausnutzung optischer Verfahren und Effekte erfassen, oder Wandler, die eine abstandsabhängige elektrische Kapazitätsänderung erfassen. Ebenso sind Wandler möglich, die elektrische, magnetische und elektromagnetische Feldänderungen oder damit zusammenhängende Effekte erfassen. Besonders vorteilhaft aufgrund der einfachen Handhabung und robusten, kompakten Bauweise sind piezoelektrische Elemente, insbesondere eine Membran mit einer piezoelektrischen keramischen Beschichtung.

[0036] Das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem ist im Gegensatz zu den marktüblichen Wandlersystemen auch mit Wandlern ohne Materialverbund zwischen aktivem und passivem Bewegungspol einsetzbar. Ein Beispiel für einen solchen materialverbundfreien Wandler wäre etwa ein kapazitiver Wandler, bei dem die Schallschwingungsabnahmefläche metallisiert ist und in geringem Abstand parallel zu dieser Fläche eine in zwei metallisierte Polhälften geteilte Gegenfläche angeordnet ist, welche auf der passiven Seite des Wandlers aufgebracht ist. Bei schwingungsinduzierten Abstandsänderungen ändert sich die Kapazität der Anordnung. Diese Kapazitätsänderung läßt sich über geeignete elektronische Beschaltungen wie bei den Kondensatormikrofonen in elektrische Spannungsschwankungen umwandeln.

[0037] Ein erfindungsgemäßes Klanginstrument weist ein erfindungsgemäßes Schallschwingungsabnahmesystem auf, das an zumindest einer Schallschwingungsabnahmestelle die Schallschwingungen abgreift, die bei Betrieb des Klanginstrumentes in Schwingungen versetzt werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Schallschwingungsabnahmestelle einen Schwingarm umfassen, dessen eines Ende eine Schwingfläche aufweist, die mit dem Wandler des erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystems verbunden wird, wobei der Schwingarm eine längliche Form aufweist. Dieser Arm überträgt die abzugreifenden Nutzschallschwingungen und ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, daß zumindest ²/₃ der Armlänge frei von Spannungszuständen sind, die auf andere mechanische Funktionen des Klanginstrumentes zurückzuführen sind, z. B. Verbiegungen des Steges bei dem Stimmvorgang eines Saiteninstrumentes.

[0038] Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem den Steg eines Saiteninstrumentes oder Teile davon ersetzen. Ebenso können der Sattel, der Saitenhalter eines Saiteninstrumentes oder Teile davon durch das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem ersetzt werden.

[0039] Bei anderen Ausführungen des erfindungsgemäßen Klanginstrumentes koppelt das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem an den Klangboden oder an einen anderen körperschallführenden Bestandteil des Klanginstrumentes an, z. B. den Sattel, den Baßbalken oder den Stimmstock eines Saiteninstrumentes. Ebenso kann das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem an eine Saite direkt ankoppeln.

[0040] Das erfindungsgemäße Klanginstrument kann ein normales Instrument sein, an dem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystemes die Schallschwingungen abgegriffen werden und in elektrische Signale umgewandelt werden.

[0041] Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Klanginstrumentes ist ein Instrument, das im hörbaren Bereich nur leisen oder gar keinen direkten Schall erzeugt. Solche semi-akustischen Instrumente werden z. B. durch Saiteninstrumente ohne oder mit kleinem Klangkörper gebildet. Die Schallschwingungen werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystemes abgenommen, in elektrische Signale umgewandelt, elektronisch weiterverarbeitet und direkt oder nach Verstärkung über Lautsprecher ausgegeben.

[0042] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abnehmen von Schallschwingungen von einem Klanginstrument werden die Schallschwingungen von zumindest einem mechanisch-elektrischen Wandler aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt, wobei der aktive Bewegungspol des zumindest einen Wandlers entweder direkt oder über ein Durchleitelement mit einer Schallschwingungsabnahmestelle eines Klanginstrumentes in Kontakt ist und der passive Bewegungspol mit zumindest einem Trägheitsmassenelement verbunden wird, das in Richtung der abzunehmenden Schallschwingung schwingungsentkoppelnd und von einer ggf. vorhandenen Verbindung über den Wandler unabhängig gelagert ist.

[0043] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1:

eine Schnitt-Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schallschwingungsabnahmesystem,

Figur 2:

eine perspektivische Schnittansicht eines solchen Schallschwingungsabnahmesystems,

Figur 3:

eine schematische Detailansicht der in Figur 1 bzw. Figur 2 gezeigten Ausführungsform,

Figur 4:

ein erfindungsgemäßes Klanginstrument,

Figur 5:

einen Steg einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klanginstrumentes zum Einsatz mit einem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem,

Figur 6:

eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystems, und

Figur 7:

einen Steg einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Klanginstrumentes zum Einsatz mit einem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem der Figur 6.

[0044] Figur 1 zeigt die Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Schallschwingungsabnahmesystem, wie es z. B. als Ersatz des Steges eines Cellos eingesetzt werden kann. Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht dieser Ausführungsform. Dabei sind in der Regel baugleiche Elemente der Übersichtlichkeit halber nur jeweils einmal mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen.

[0045] Das gesamte Schallschwingungsabnahmesystem ist mit 30 bezeichnet. 1 bezeichnet einen Unterbau, der sich über Füße 10 auf dem Klanginstrument abstützt. Auf dem Mittelteil des Unterbaus 1 stützt sich ein Stützfuß 12 des hölzernen Oberbaus 5 ab. In Saitenführungskerben 18 des Oberbaus 5 sind die Saiten 9 des Klanginstrumentes gelagert. Der Oberbau 5 verfügt bei dieser Ausführungsform über äußere Füße 13, die zu ihren Enden hin zunehmend schlank ausgeführt sind, und an ihren äußersten Enden durch zwei Klemmen, z. B. Exzenterverschraubungen, mit dem Unterbau 1 form- und kraftschlüssig verbunden sind. Die Füße 13 sind derart ausgestaltet, daß sie aufgrund ihrer schlanken Ausführung Biegegelenke darstellen und der Pendelbewegung des Oberbaus 5 in Richtung 21, die weiter unten im Detail beschrieben wird, nur geringen Widerstand entgegensetzen, aber die notwendige Rückstellkraft für die Pendelschwingungen und die korrekte globale Lage des Oberbaus 5 relativ zum Unterbau 1 und den Saiten 9 sicherstellen. Durch massive Verklemmung der Füße 13 mit dem ruhenden Unterbau 1 werden störende Schepper- und Vibrationserscheinungen an den Berührflächen zum Unterbau 1 vermieden. Der Mittelfuß 12 nimmt die statischen Lagerkräfte auf, wobei die Verpressung über die Aufstellkraft und die Nähe des Aufstellpunktes zum Knotenpunkt der Pendelschwingungen unerwünschte Vibrationen vermeiden. Zum Beispiel wird die statische Anpreßkraft durch die Saitenspannung der Saiten 9 bewirkt, die den Oberbau 5 in Richtung des Unterbaus 1 drückt, der sich wiederum über die Füße 10 am Klangkörper 31 des Instrumentes abstützt (siehe Figur 4). Dadurch, daß die äußeren Füße 13 als Biegebalken ausgestaltet sind, übernimmt der mittige Fuß 12 die statischen Lasten, die z. B. 250 N bis 300 N bei einer Saitenspannung von 4 160 N betragen können.

[0046] Am Mittelteil des Unterbaus 1 sind parallelogrammartig ausgeführte schwingungsentkoppelnde Lagerungen 3 für die Trägheitsmassen 2 vorgesehen.

[0047] Diese Parallelogrammführungen sind in Figur 3 schematisch im Detail dargestellt. Am mittleren Teil des Unterbaus 1 sind über Gelenke 41 Gelenkarme 42 befestigt. Diese Gelenkarme 42 sind wiederum über Gelenke 41 mit den Trägheitsmassenelementen 2 verbunden. Die Gelenkarme 42 sind z. B. Kunststoffgelenke einer Länge von etwa 1 cm. Die Breite, die bei der gewählten Darstellungsweise der Figuren 1 und 3 senkrecht zur Figurenebene gemessen wird, beträgt z. B. 1,5 cm. Die Gelenke 41 sind bei der geschilderten Ausführungsform verdünnte Bereiche mit einer Dicke kleiner als 0,1 mal der Länge der Gelenkarme. Die parallelogrammartige Ausgestaltung ist also so gewählt, daß eine Bewegung der Trägheitsmassenelemente 2 relativ zum Unterbau 1 in Richtung 22 leicht möglich ist, wobei eine Bewegung senkrecht zu dieser Richtung stark begrenzt ist.

[0048] Wiederum mit Bezug zu den Figuren 1 bis 3 sind Druckfedern 4 erkennbar, die zwischen die Gelenkarme 42 eingebracht sind, die derart vorgespannt sind, daß sie die Trägheitsmassenelemente 2 in der Figur 1 nach oben gegen den Oberbau 5 vorspannen. In Figur 3 sind diese Federn als Zickzacklinie nur schematisch angedeutet.

[0049] Am in Figur 1 oben dargestellten Bereich der Trägheitsmassenelemente 2 befindet sich eine Membran 14 mit einer piezoelektrischen Beschichtung. Elektrische Anschlüsse zum Abgriff von an der piezoelektrischen Membran durch mechanische Belastung erzeugten elektrischen Spannung sind schematisch durch Zuleitungen 15 dargestellt, die z. B. zu einer elektronischen Auswertungseinheit führen.

[0050] Die Trägheitsmassenelemente 2 haben z. B. eine Masse von 150 g. Die piezoelektrische Membran 14 hat bei der bevorzugten Ausführungsform einen Durchmesser von 27 mm, eine Dicke von 0,3 mm und ist an den Trägheitsmassenelementen 2 mittels einer Überlappungs-Ringauflagefläche von 0,5 mm Breite verklebt.

[0051] Mittig auf der piezoelektrischen Membran 14 ist ein Stößelelement 7 aus hartelastomerem Material aufgeklebt. Es besteht z. B. aus einem thermoplastischen Elastomerkompound. Die Dicke dieses Stößels 7 beträgt 1 mm bis 2 mm bei einem Durchmesser von z. B. 7 mm. Die Stößel 7 werden z. B. einfach durch die Anpreßkraft der vorgespannten Druckfedern 4 am Oberbau 5 angepreßt.

[0052] Die der Schallschwingungsabnahmefläche zugewandte Stirnfläche des Stößels 7 kann eine leicht ballige Formgebung umfassen, so daß nur eine sehr kleine Fläche, die nicht notwendigerweise der gesamten Stirnfläche des Stößels 7 entsprechen muß, mit dem Oberbau 5 an der Schallschwingungsabnahmestelle 8 in Kontakt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform wird je eine vollständige erfindungsgemäße Wandlereinheit gebildet aus den Bestandteilen Stößel 7 und dem schwingungsfähigen Anteil der Wandlermembran 14 als Bauelemente, welche den aktiven Bewegungspol des Wandlersystems darstellen, und aus dem nicht mehr schwingungsfähigen Randbereichen 6 der Membran, der Trägheitsmasse 2 und einem ebenfalls noch als Trägheitsmasse wirksamen Anteil der Masse der schwingungsentkoppelnden Trägheitsmassenlagerung 3, welche die Bestandteile des passiven Bewegungspols des Wandlersystems darstellen.

[0053] Zur Weiterleitung der Nutzschallschwingungen vom Oberbau 5 in Richtung der Stößel 7 sind Schwingarme 11 vorgesehen. Diese Schwingarme übernehmen keine wesentlichen statischen Lasten. Die Saitenabstützung der Saiten 9 geschieht über den Mittelfuß 12. Die Schwingarme 11 haben nur die Aufgabe, die Schallschwingungen mit größtmöglicher Amplitude und kleinstmöglicher Dämpfung an die Stößel 7 zu übertragen.

[0054] In dem Oberbau 5 können seitliche Einschnitte 16 und Mitteleinschnitte 17 vorgesehen sein, die ähnlich wie bei herkömmlichen Stegen von Saiteninstrumenten die Klangübertragung optimieren. Solche Einschnitte 16, 17 machen den Steg nachgiebiger gegen die für Saiteninstrumente typischen Pendelschwingungen 21 und sichern eine Lage der Pendelschwingungsachse in der Nähe der Aufstandsfläche des Mittelfußes 12 auf dem Unterbau 1.

[0055] Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Klanginstrument mit einem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem 30. Die Ausführungsform ist ein semi-akustisches Cello mit einem semi-akustischen Klangkörper 31, einem Hals 33 und einem Stachel 34, der z. B. ausfahrbar gestaltet sein kann. Seitlich des semi-akustischen Klangkörpers 31 befinden sich Abstützelemente 32, die z. B. als Kniestütze dienen können. Der semi-akustische Klangkörper 31 ist nicht geeignet, lauten direkten Schall abzugeben, wie es der Klangkörper eines konventionellen Violoncellos wäre.

[0056] Beim Spielen auf einem solchen erfindungsgemäßen Violoncello werden die Schallschwingungen wie folgt abgenommen. Streichen, Zupfen oder Anschlagen der Saiten 9 mit einem Bogen führt zu Transversalschwingungen in Richtung 20. Die durch die Transversalschwingung 20 erzeugte seitliche Kraft wird von der Saite über die Saitenführungskerbe 18 in den Oberbau 5 eingeleitet. Es entsteht eine Pendelschwingung des Oberbaus 5 in Richtung 21 aufgrund der sich nach außen verjüngenden Füße 13, die eine Bewegung des unteren Teiles des Oberbaus 5 in Richtung 20 nicht zulassen, jedoch eine Pendelbewegung 21 um den Mittelfuß 12 gestatten. Über die Schwingarme 11 wird diese Schwingung an die Stößel 7 weitergegeben, die diese wiederum im wesentlichen linear an die piezoelektrische Membran 14 übertragen. Die Schwingungsübertragung der beiden Stößel erfolgt gegenphasig. Bei der elektronischen Nachbearbeitung der von den piezoelektrischen Membranen14 abgegriffenen gegenphasigen elektrischen Spannungen werden die Signale gekreuzt parallel oder seriell miteinander verschaltet, so daß ausgangsseitig wahlweise die Impedanz halbiert oder die Spannungshöhe verdoppelt werden. Der kleine Durchmesser des Stößels 7 im Verhältnis zum Membrandurchmesser der Membran 14 bewirkt einen nur geringen Hebelarm zur Verwindung der Membran 14 bei Biegeschwingungen, so daß die Einleitung unerwünschter zusätzlicher Schwingungsformen noch wirkungsvoller unterdrückt wird.

[0057] In Figur 1 andeutungsweise erkennbar ist die ballige Ausgestaltung der Stößel 7 im Auflagebereich am Oberbau 5, die eine praktisch identische Größe und Druckbeaufschlagung der Stößelendfläche auch bei leichten Winkelfehlstellungen zwischen Schallschwingungsabnahmefläche 8 und Stößel 7 bewirkt.

[0058] Die Schwingungen werden in Richtung 21 über den Stößel 7 auf die Membran 14 übertragen. Der passive Bewegungspol 6 der oben beschriebenen Wandlereinheit ist mit den Trägheitsmassenelementen 2 in Verbindung, die schwingungsentkoppelnd gelagert sind. Die Trägheitsmassenelemente 2 ruhen also im wesentlichen gegenüber der Schwingung, die sowohl vom Oberbau 5 ausgeführt wird, als auch ggf. vom Klangboden des Klangkörpers 31, auf dem sich die Füße 10 abstützen.

[0059] Bei einer anderen Ausführungsform sind die Druckfedern 4 nicht in den Parallelogrammführungen 3 vorgesehen, sondern stützen die Trägheitselemente 2 direkt gegen den Unterbau 1 ab. Eine derartige Abstützung ist z. B. bei der Ausführungsform der weiter unten beschriebenen Figur 6 realisiert.

[0060] Die beschriebenen Ausführungsformen können als Ersatz des Steges eines Saiteninstrumentes eingesetzt werden. Erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesysteme können aber auch als separate Baugruppe ausgeführt und an vorhandene Sättel, Stege oder andere Schwingflächen des Instrumentes angekoppelt werden.

[0061] Figur 5 zeigt eine alternative Ausführungsform für den Oberbau 5. Gleiche Elemente sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei wiederum jeweils nur eines der möglicherweise mehrfach vorhandenen Elemente mit der Bezugsziffer versehen ist. An den Schallschwingungsabnahmestellen 8 liegt beim Betrieb der Stößel 7 mit seiner oberen Anlagefläche an. Bei der Ausführungsform der Figur 5 sind die Schwingarme 11 und die seitlichen Füße 13 miteinander verschmolzen. Eine solche Ausführungsform kann z. B. gerade bei kleinen Oberbauten 5 vorteilhaft sein, da die Tonabnehmerstößel 7 möglichst weit von der Mittelachse 12 entfernt angeordnet werden sollten, um große Amplituden abgreifen zu können und große Trägheitsmassenelemente 2 unterbringen zu können. Für weitere Einkerbungen zwischen den Schwingarmen 11 und den äußeren Füßen 13 ist dann ggf. kein Platz mehr. Dennoch tritt bei dieser Dreifußanordnung an den Schallschwingungsabnahmestellen 8 eine hohe ungedämpfte Schwingungsamplitude auf. Bei größeren Oberbauten 5, z. B. an einem Cello oder einem Kontrabaß, ist oftmals ausreichend Platz, um die Fünffußanordnung der Figuren 1 bzw. 2 zu realisieren.

[0062] In Figur 6 ist ein alternativer Aufbau gezeigt. Es handelt sich dabei um den Steg 51 eines Basses, der hier nur als Teilansicht gezeigt ist. Über eine Klemmbefestigung 19 des Systems am Stegfuß des Baßsteges 51 ist eine nur schematisch gezeigte Halterung 23 befestigt, die das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem haltert. Wiederum ist über eine Parallellogrammführung 3, die Gelenkarme 42 und Gelenke 41 umfaßt, ein Trägheitsmassenelement 2 gehaltert, das sich über eine Druckfeder 4 gegen die Halterung 23 an der Klemmbefestigung 19 abstützt. Wie bereits mit Bezug zu Figur 1 und Figur 2 beschrieben, stellt das Trägheitsmassenelement 2 über die Randbefestigung der Membran 14 einen passiven Bewegungspol 6 dar, wobei der aktive Bewegungspol der piezoelektrischen Membran 14 mit dem Stößel 7 verbunden ist. Die Figur 6 zeigt deutlich die ballige Anlagefläche des Stößels 7 zur Anlage an der Schallschwingungsabnahmestelle 81.

[0063] Figur 7 zeigt einen Baßsteg 51 mit möglichen Schallschwingungsabnahmestellen 81,82.

[0064] Wie auch die Bezugsziffer 8 der Figuren 1 bis 5, bezeichnen hier die Bezugsziffern 81 und 82 die Berührungsflächen zwischen Stößel 7 und demjenigen Teil des Oberbaus 5, an dem die Schallschwingung abgegriffen wird.

[0065] Aufgrund der großen Variabilität des erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystemes ist es möglich, auf die unterschiedlichen Spielhaltungen unterschiedlicher Instrumente Rücksicht zu nehmen. Wird z. B. ein Cello vertikal auf seinen Stachel gestellt und so gespielt werden, so ist das in Figuren 1 bis 3 gezeigte Schallschwingungsabnahmesystem in Ideallage derart ausgerichtet, daß die bevorzugte Bewegungsrichtung der Trägheitsmassenlagerung senkrecht zur Schwerkraftrichtung ist, da die gesamte Schwerkraft der Trägheitsmassen steif gelagert ist und keine Richtungskomponente der Schwerkraft in die Richtung der abgenommenen Schallschwingungen und damit in die nachgiebige Lagerungsrichtung der Parallelogrammlagerung verläuft. Ruckartige Bewegungen der Instrumentenmasse, der Schwerkraft folgend, führen also zu keiner unerwünschten Auslenkung der Trägheitsmassen. Dennoch hat bei Schrägstellungen des Cellos z. B. von weniger als 45° das erfindungsgemäße System noch Vorteile, da zumindest ein Großteil der Schwerkraft der Trägheitsmassen noch nicht in die Auslenkungsrichtung der Trägheitsmassen wirkt. Bei der Anordnung des erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystems an dem Instrument kann dies in vorteilhafter Weise berücksichtigt werden. So wird ein Kontrabaß z. B. in der Regel vertikaler gehalten als ein Cello, so daß ein Schallschwingungsabnahmesystem gemäß der Figuren 1 bis 3 im wesentlichen senkrecht vom Klangkörper abstehend ausgebildet werden kann, um den vorteilhaften Effekt optimal zu nutzen. Eine Violine wird andererseits während des Spielens im wesentlichen waagerecht gehalten, so daß sich eine Lagerungsanordnung nach Figur 6 als besonders vorteilhaft erweist. Bei im wesentlichen waagerechter Haltung der Violine zeigt der Steg 51 im wesentlichen vertikal nach oben, so daß auch hier die Schwerkraft in einer steifen Richtung der Lagerung 3 wirkt. Dies zeigt, daß das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem durch seine große Flexibilität auf die unterschiedlichen Spielhaltungen der einzelnen Instrumente angepaßt werden kann. Gegebenenfalls kann die Winkelausrichtung der nachgiebigen Bewegungsrichtung durch entsprechende Ausrichtung des Schallschwingungsabnahmesystems bzw. der darin enthaltenen Gelenke in Bezug zu dem Klangkörper entsprechend gewählt werden.

[0066] Das erfindungsgemäße Schallschwingungsabnahmesystem kann zum Abnehmen von Schallschwingungen an originalen akustischen Instrumenten, oder aber semi-akustischen Instrumenten, die keinen lauten direkten Schall abgeben, eingesetzt werden. Aufgrund des statisch stabilen, aber im Bereich der schallführenden Bestandteile dämpfungsarmen Aufbaus und wegen der relativ zu den bekannten Tonabnehmersystemen sehr hohen Amplituden an den Wandlern ergeben sich deutlich höhere elektrische Ausgangspegel. Das konstruktionsbedingt hohe Nutzschall-Schwingungssignal macht bei Verwendung generatorischer Wandlertypen wie dem beschriebenen piezoelektrischen Membranwandler die Vorverstärkung des elektrischen Ausgangssignals überflüssig und vermeidet die damit verbundenen negativen Effekte. Kosten für Vorverstärker und erforderliche Versorgung mit Hilfsenergie entfallen. Die mit dem erfindungsgemäßen Schallschwingungsabnahmesystem ausgestatteten Musikinstrumente können ggf. direkt an die üblichen Line-In-Buchsen kostengünstiger Aufnahmegeräte und Verstärker angeschlossen werden.

[0067] Zum hohen elektrischen Ausgangssignal tragen wesentlich die hohe Masse am passiven Bewegungspol des Wandlers und die effektive Entkopplung dieser Massen durch Biegegelenklagerungen bei.

[0068] Durch die Ausgestaltung mit einem Stößel besteht die Möglichkeit, Körperschallschwingungen sowohl an großflächigen als auch an kleinflächigen Stellen oder an spitzen Erhebungen sowie an konvexen oder konkaven Stellen des Klangkörpers abnehmen zu können. Durch die andrückende Feder ist die Zuverlässigkeit der Kontaktstelle zwischen dem Wandler und der Schallschwingungsabnahmestelle gesichert.

[0069] Die Trägheitsmasse ist über schwingungsentkoppelnde Lagerungen an der relativ zur Schallabnahmestelle global ruhenden Bezugsumgebung gelagert. Der Befestigungsort dieser Lagerungen kann wahlweise in unmittelbarer Nähe der Schallabnahmestelle, aber auch an weiter entfernten Stellen des Klangkörpers gewählt werden oder sogar an Stellen erfolgen, welche keine Bestandteile des Klanginstruments darstellen.

Ansprüche

1. Schallschwingungsabnahmesystem zur Umwandlung von Schallschwingungen eines Klanginstrumentes in elektrische Signale mit

- zumindest einem mechanisch-elektrischen Wandler (14) mit einem aktiven und einem passiven (6) Bewegungspol, wobei der aktive Bewegungspol mit einem schwingenden Element (8, 11) des Klanginstrumentes entweder direkt oder über ein zwischenliegendes Durchleitelement (7) in Kontakt bringbar ist,

- zumindest einem Trägheitsmassenelement (2), das mit dem passiven Bewegungspol (6) des Wandlers (14) verbunden ist, und

- zumindest einer schwingungsentkoppelnden, von einer Verbindung über den Wandler (14) unabhängigen Lagerung (3) zur Lagerung des zumindest einen Trägheitsmassenelementes (2) und zur Schwingungsentkopplung parallel zur Richtung der abzunehmenden Schallschwingungen.

2. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 1, bei dem das zumindest eine Trägheitsmassenelement (2) und die Verbindung des Trägheitsmassenelementes (2) mit dem passiven Bewegungspol (6) des zumindest einen Wandlers (14) einen Elastizitätsmodul von mindestens 20 N/mm² aufweisen.

3. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Lagersteifigkeit pro Trägheitsmassenelement (2) in Richtung parallel zur abzunehmenden Schallschwingung einen Wert kleiner als (TM/4) (N/(g . mm)) aufweist, wenn die Trägheitsmasse parallel zur schwingungsentkoppelnden Lagerung noch andere Lagerungen aufweist, oder einen Wert kleiner (TM/8) (N/(g · mm)) aufweist, wenn die schwingungsentkoppelnde Lagerung die im wesentlichen einzige Ursache der statischen Trägheitsmassenlagerung bildet, wobei TM die Masse des Trägheitsmassenelementes (2) in Gramm ist.

4. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das zumindest eine Trägheitsmassenelement (2) eine Masse größer oder gleich 20 g aufweist.

5. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die schwingungsentkoppelnde Lagerung (3) derart ausgestaltet ist, daß ihre Lagersteifigkeit parallel zur Richtung (21) der abzunehmenden Schallschwingung höchstens ½ x der Lagersteifigkeit senkrecht zu dieser Richtung ist.

6. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 5, bei dem die schwingungsentkoppelnde Lagerung (3) eine Gelenkführung mit mindestens einem Gelenkarm und einem Gelenk umfaßt.

7. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 6, bei dem die schwingungsentkoppelnde Lagerung (3) eine Parallelogrammführung mit mindestens zwei Gelenkarmen (42) und vier Gelenken (41) umfaßt.

8. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 7, bei dem die Parallelogrammseiten parallel zur Richtung (21) der abzunehmenden Schwingung mindestens ½ x so lang wie die Parallelogrammseiten (41) senkrecht zur Richtung der abzunehmenden Schwingung sind.

9. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Gelenke als Festkörpergelenke, insbesondere Gummilager oder Biegegelenke (41) ausgeführt sind.

10. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 9, mit Biegegelenken (41) als Festkörpergelenke, wobei die Biegestellen in den Gelenken höchstens 0,1 x so dick sind wie die Länge der Gelenke.

11. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit zumindest einer Anpreßvorrichtung (4) zur definierten Vorspannung des zumindest einen Wandlers (14) in Richtung einer Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) des Klanginstrumentes.

12. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem die Anpreßvorrichtung (4) eine Feder umfaßt, die zwischen einer Angriffstelle des ruhenden Anteils des Wandlersystems und einer beliebigen kraftübertragenden Bezugsumgebung angeordnet ist.

13. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Durchleitelement in Form eines Stößels (7) zum Weiterleiten der Schallschwingung von der Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) des Klanginstrumentes zu dem zumindest einen Wandler (14), wobei der Stößel (7) derart angeordnet ist, daß er zwischen dem aktiven Bewegungspol des zumindest einen Wandlers (14) und einer Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) des Klanginstrumentes angeordnet ist, wenn das Schallschwingungsabnahmesystem mit einer Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) in Kontakt ist.

14. Schallschwingungsabnahmesystem nach Anspruch 13, bei dem der Stößel (7) in Richtung (21) der abzunehmenden Schallschwingung eine geringere Ausdehnung hat als in einer Richtung senkrecht dazu, insbesondere in Richtung der abzunehmenden Schallschwingung kleiner als 0,1 mal so groß ist wie in Richtungen senkrecht dazu.

15. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Stößel (7) separat ausgestaltet ist und an den aktiven Bewegungspol des Wandlers (14) einerseits und eine Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) eines Klanginstrumentes andererseits anpreßbar ist.

16. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem der Stößel (7) als Teil des Wandlers (14) ausgestaltet ist und lose an eine Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) eines Klanginstrumentes anpreßbar ist.

17. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem der Stößel fest mit der Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) eines Klanginstrumentes verbunden und lose an den Wandler (14) anpreßbar ist.

18. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die lose Verbindungsstelle winkeltolerant ausgestaltet ist, insbesondere ein zylindrisches, ein balliges oder ein spitzes Element umfaßt.

19. Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem der zumindest eine Wandler ein piezoelektrisches Element, insbesondere eine Membran (14) mit einer piezoelektrischen Beschichtung umfaßt.

20. Klanginstrument mit einem Schallschwingungsabnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und zumindest einer Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82), die bei Betrieb des Klanginstrumentes in Schwingungen versetzt wird.

21. Klanginstrument nach Anspruch 20, bei dem die zumindest eine Schallschwingungsabnahmestelle einen Schwingarm (11) umfaßt, dessen eines Ende eine Schwingfläche aufweist, die mit dem Wandler (14) in Kontakt ist, wobei der Schwingarm eine längliche Form aufweist.

22. Klanginstrument nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei das Klanginstrument ein Musikinstrument, insbesondere ein Saiteninstrument mit einem Steg (5, 51) ist.

23. Klanginstrument nach den Ansprüchen 21 und 22, bei dem der zumindest eine Schwingarm (11) Teil des Steges (5) ist.

24. Klanginstrument nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei das Klanginstrument ein semi-akustisches Instrument ist.

25. Verfahren zum Abnehmen von Schallschwingungen von einem Klanginstrument und Umwandlung in elektrische Signale mit einem Schallschwingungsabnahmesystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.

26. Verfahren zum Abnehmen der Schallschwingungen von einem Klanginstrument, bei dem die Schallschwingungen von zumindest einem mechanisch-elektrischen Wandler (14) aufgenommen werden und in elektrische Signale umgewandelt werden, wobei der aktive Bewegungspol des zumindest einen Wandlers (14) entweder direkt oder über ein Durchleitelement (7) mit einer Schallschwingungsabnahmestelle (8, 81, 82) eines Klanginstrumentes in Kontakt ist, und der passive Bewegungspol (6) mit zumindest einem Trägheitsmassenelement (2) verbunden ist, das in der Richtung (21) der abzunehmenden Schallschwingung schwingungsentkoppelnd gelagert ist.

Zeichnung