Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 3. Eine derartige Einrichtung ist aus der Literaturstelle »NTG-Fachberichte« 56, Hörrundfunk 4, Seite 184 bis 191 bekannt.

[0002] 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 dabei eine besonders gute Originalgetreue der Übertragung zu erzielen, ist es aus »Rundfunktechnische Mitteilungen«, Jahrgang 22 (1978), Heft 4, Seiten 195 bis 218, insbesondere Seiten 204 und 205, bekannt, das menschliche Trommelfell und die menschlichen Ohrkanäle durch akustische Kopplernetzwerke nachzubilden, welche zwei oder mehrere Resonatoren enthalten und dem jeweils zugeordneten Kunstkopfmikrophon vorgeschaltet sind.

[0003] Um Kunstkopfsignale für eine Lautsprecherwiedergabe kompatibel zu machen, z. B. bei der Rundfunkübertragung, ist es aus der eingangs erwähnten Literaturstelle »NTG-Fachberichte« sowie aus der älteren Europäischen Anmeldung EP-A1-25509 (veröffentlicht am 25. 03. 81) bekannt, mittels eines den Kunstkopfmikrophonen nachgeschalteten elektrischen Filters, welches für jeden Kanal aus der Kettenschaltung eines Bandpasses und zweier Bandsperren besteht (wie in Fig. 3 der vorliegenden Zeichnungen veranschaulicht ist), eine senderseitige, elektrische Entzerrung der Kunstkopfsignale durchzuführen. Der Frequenzgang dieses nachgeschalteten elektrischen Filters ist invers bezüglich des Freifeldübertragungsmaßes des Kunstkopfes für frontalen Schalleinfall von 0°. Diese aus Kompatibilitätsgründen erfolgende Entzerrung der Kunstkopfsignale brauchten bei der Kopfhörerwiedergabe nicht zusätzlich kompensiert zu werden, da die zum Veröffentlichungszeitpunkt dieser Literaturstellen verwendeten, standardisierten Kopfhörer - aus anderen Gründen - bereits freifeldentzerrt waren. Diese bekannte Entzerrung der Kunstkopfsignale führt jedoch zu Klangverfälschungen bei der Lautsprecherwiedergabe, da die Schalldrucke der von 0° abweichenden Schalleinfallsrichtungen insbesondere im Bereich zwischen 3 kHz und 10 kHz Frequenzgänge haben, welche zum Teil erheblich von dem Frequenzgang des Schalldrucks für die Schalleinfallsrichtung von 0° abweichen (»Acustica«, Nr. 26,1972, Seite 219).

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei der Lautsprecherwiedergabe mit entzerrten Kunstkopfsignalen eine weitgehende Klangtreue erzielbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 3 gelöst, Alternativ können, wie aus dem Patentanspruch 2 hervorgeht, die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gemeinsam zur Anwendung gelangen.

[0006] Die erfindungsgemäße Entzerrungsanordnung, gleichgültig, ob sie in Form eines bezüglich des Kunstkopfmikrophons vorgeschalteten akustischen Kopplers und/oder nachgeschalteten elektrischen Filters je Stereokanal ausgebildet ist, 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 des Kopfhörers und Diffusfeldentzerrung des Kunstkopfs nicht unbedingt ausgeglichen zu werden, obwohl ein solcher Ausgleich ohne größeren Aufwand möglich ist.

[0007] 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.

[0008] 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 Übertragungsmaß 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.

[0009] Der in Fig. 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. 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.

[0010] 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 Übergang 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.

[0011] 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.

[0012] Die vorstehend beschriebenen Teile des Kopplers 30 definieren drei Helmholtz-Resonatoren.

[0013] 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.

[0014] Das in Fig. 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 L_i, einer Kapazität C, und einem ohmschen Widerstand R_i, ferner einen Serienwiderstand R₂. Der Brückenzweig des Bandpasses 100 umfaßt einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität L₃, einer Kapazität C₃ und einem ohmschen Widerstand R₃, ferner einen Parallelwiderstand R₄. 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.

[0015] Bei der ersten Bandsperre 200 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität L₅, einer Kapazität C₅ und einem ohmschen Widerstand R₅. Der Brückenzweig der Bandsperre 200 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer Induktivität L_s, einer Kapazität C₆ und einem ohmschen Widerstand R_s.

[0016] Bei der zweiten Bandsperre 300 umfaßt der Querzweig einen Serienschwingkreis mit einer Induktivität L₇, einer Kapazität C₇ und einem ohmschen Widerstand R₇. Der Brückenzweig der Bandsperre 300 umfaßt einen Parallelschwingkreis mit einer Induktivität L_s, einer Kapazität C₈ und einem ohmschen Widerstand R_e.

[0017] Dem Eingang 110 des Filters gemäß Fig. 3 ist zur Impedanzanpassung ein ohmscher Widerstand Rg vorgeschaltet.

[0018] 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. Die 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.

[0019] 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.

Ansprüche

1. Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale, welche zur Wiedergabe mittels einer stereophonen Lautsprecheranordnung geeignet sind, mit einem Kunstkopf (20), dessen Ohrkanäle (21) mit jeweils einem Mikrophon (10) in Verbindung stehen, und mit einer Anordnung (30) zum Entzerren des Frequenzgangs der Kunstkopfsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Entzerren des Frequenzgangs der Kunstkopfsignale für jedes Mikrophon (10) einen vorgeschalteten akustischen Koppler (30) umfaßt, der aus, insbesondere drei, Helmholtz-Resonatoren (32, 36, 38) aufgebaut ist und dessen Frequenzgang im wesentlichen invers bezüglich des Frequenzverlaufs der Differenz zwischen dem Diffusfeldübertragungsmaß des Kunstkopfsignals und dem im wesentlichen glatten Übertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Mikrophons ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung zum Entzerren des Frequenzgangs der Kunstkopfsignale ferner ein dem Kunstkopf nachgeschaltetes Filter (100, 200, 300) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgang des elektrischen Filters (100, 200, 300) in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Frequenzgang jedes akustischen Kopplers (30).

3. Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale, welche zur Wiedergabe mittels einer stereophonen Lautsprecheranordnung geeignet sind, mit einem Kunstkopf (20), dessen Ohrkanäle (21) mit jeweils einem Mikrophon (10) in Verbindung stehen, und mit einer Anordnung zum Entzerren des Frequenzgangs der Kunstkopfsignale, welche ein dem Kunstkopf nachgeschaltetes elektrisches Filter (100, 200, 300) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgang des elektrischen Filters (100, 200, 300) invers bezüglich des Frequenzverlaufs der Differenz zwischen dem Diffusfeldübertragungsmaß des Kunstkopfsignals und dem im wesentlichen glatten Übertragungsmaß des Ausgangssignals eines freistehenden Mikrophons ist.

Claims

1. An apparatus for recording and/or processing of stereophonic signals, appropriate for reproduction by means of a stereophonic loudspeaker assembley, having a dummy head (20) the ear channels (21) of which communicate each with a microphone (10), and having a means (30) for equalizing the frequency response of the dummy-head signals, characterized in that said means for equalizing the frequency response of the dummy-head signals comprises for each microphone (10) a pre- staged acoustic coupling device (30), formed from, especially three, Helmholtz resonators (32, 36, 38) and having a frequency response essentially inverse with respect to the frequency characteristic of the difference between the propagation ratio in the diffused field of the dummy-head signal and the essentially smooth propagation ratio of the output signal of a detached microphone.

2. An apparatus in accordance with claim 1, wherein said means for equalizing the frequency response of the dummy-head signals further comprises an electrical filter (100, 200, 300) post-staged to the dummy head, characterized in that the frequency response of said electrical filter (100, 200, 300) is likely provided as the frequency response of each acoustic coupling device (30).

3. An apparatus for recording and/or processing of stereophonic signals, appropriate for reproduction by means of a stereophonic loudspeaker assembley, having a dummy head (20) the ear channels (21) of which communicate each with a microphone (10), and having a means for equalizing the frequency response of the dummy-head signals, comprising an electrical filter (100, 200, 300) post-staged to the dummy head, characterized in that the frequency response of said electrical filter (100, 200, 300) is inverse with respect to the frequency characteristic of the difference between the propagation ratio in the diffused field of the dummy-head signal and the essentially smooth propagation ratio of the output signal of a detached microphone.

Revendications

1. Dispositif pour la prise et/ou le traitement des signaux stéréophoniques propres à la reproduction au moyen d'un assemblage stéréophonique de haut-parleur, avec une tête artificielle (20), dont les canaux auriculaires (21) respectifs sont liés à un microphone (10), et avec un moyen (30) pour égaliser la réponse en fréquence des signaux de tête artificielle, caractérisé en ce que ledit moyen pour égaliser la réponse en fréquence des signaux de la tête artificielle comprend pour chaque microphone (10) un dispositif de couplage acoustique (30) pré-monté, construit de - particulièrement trois - résonateurs Helmholtz (32, 36, 38) et dont la réponse en fréquence est essentiellement inverse par rapport à la différence entre le facteur de propagation en champ de diffusion du signal de tête artificielle et du facteur de propagation essentiellement lisse du signal de sortie d'un microphone détaché.

2. Dispositif selon la revendication 1, le moyen pour égaliser la réponse en fréquence du signal de tête artificielle comprenant en outre un filtre électrique (100, 200, 300), post-monté à la tête artificielle, caractérisé en ce que la réponse en frequence du filtre électrique (100, 200, 300) est formée de même manière comme la réponse en fréquence de chaque dispositif de couplage (30).

3. Dispositif pour la prise et/ou le traitement de signaux stéréophoniques propes à la reproduction au moyen d'un assemblage stéréophonique de hautparleur, avec une tête artificielle (20), dont les canaux auriculaires (21) respectifs sont liés à un microphone (10), et avec un moyen pour égaliser la réponse en fréquence des signaux de tête artificielle, comprenant un filtre électrique (100, 200, 300) post-monté à la tête artificielle, caractérisé en ce que la réponse en fréquence du filtre électrique (100, 200, 300) est inverse par rapport à la caractéristique de fréquence de la différence entre le facteur de propagation en champ de diffusion du signal de tête artificielle et du facteur de propagation essentiellement lisse du signal de sortie d'un microphone détaché.

Zeichnung