Verfahren zur Schallwiedergabe, insbesondere in abgeschlossenen Räumen, und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schallwiedergabe insbesondere in abgeschlossenen Räumen, mittels einer Schallaufzeichnung, die ausser einer einzigen Spur oder mehreren gegebenenfalls eine stereophonische Aufzeichnung tragenden Spuren eine zusätzliche Spur aufweist, deren Signal nach dem Abtasten einer Anzahl über den Wiedergaberaum verteilter z. B. längs seiner Begrenzung angeordneter Lautsprecher zur Erzielung von diffusem Schall zu geführt wird.
Unter letzterem ist im vorliegenden Fall Schall zu verstehen, der den Hörer im wesent lichen aus sämtlichen Richtungen mit etwa gleicher Intensität und etwa gleicher Verzögerung erreicht. Es ist aber möglich, im diffusen Schallbild eine Lo kalisierung des Schalles in bestimmten Lautsprechern zu bewirken, z. B. im Fall eines zusammen mit einem Orchester auftretenden Solisten.
Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass die Anwesenheit oder Abwesenheit und die Art des diffusen Schalles bei der Aufzeichnung bestimmt werden kann und dies deshalb nicht mehr an der Wiedergabestelle zu erfolgen braucht. Dies ist ein wichtiger Vorteil zumal die Aufzeichnung, oder Kopien derselben, gewöhnlich an vielen Orten wie dergegeben werden muss bzw. müssen.
Ein solches Verfahren kann z. B. in einem Kino saal Anwendung finden, wo die Schallaufzeichnung zusammen mit dem Bildfilm synchronisiert auf einem Filmstreifen vorkommen kann. Die Lautsprecher zur Wiedergabe der gegebenenfalls stereophonischen Signale in den verschiedenen Spuren, die in einem Kinosaal im allgemeinen hinter dem Projektions schirm angeordnet sind und die Abstrahlung des direkten Schalles bewirken, werden im folgenden als direkte Lautsprecher, die übrigen Lautsprecher als indirekte Lautsprecher bezeichnet.
Um eine Beeinträchtigung der naturgetreuen Wiedergabe zu verhüten, die durch die starke Richt- wirkung der direkten Schallabstrahlung herbeigeführt wird, ist es bereits bekannt, den Schall der indirekten Lautsprecher dem Hörer mit der gleichen Verzöge rung zuzuführen. In dieser Weise ist eine gewisse Diffusion des wiedergegebenen Schalles erreichbar, und das Klangbild entspricht besser der Wirklichkeit, wo ebenfalls ein beträchtlicher Anteil des Schallein druckes von der Reflexion an den Wänden herrührt.
Dieses Verfahren erscheint jedoch keineswegs unbedenklich. Mitunter ist es nämlich erwünscht, Schall eines bestimmten Charakters, wie z. B. Musik, mittels direkter Lautsprecher ohne Lokalisierung des Schallbildes wiederzugeben, so dass die Gesamt schallwiedergabe für den Hörer in sämtlichen Rich tungen die gleiche ist. Hierbei sei auf die sog. Stim- mungs-(Hintergrund)musik Bezug genommen, die als Begleitung eines Bildfilms wiedergegeben wird, wobei kein direkter Zusammenhang zwischen akustischer und visueller Beobachtung besteht, so dass ein Be dürfnis nach Lokalisierung fehlt.
Bei dem obengeschilderten Verfahren tritt nun die Schwierigkeit auf, dass ein Hörer den Schall zu nächst von dem nächstgelegenen Lautsprecher emp fängt, bei dem die Laufzeit des Schalles am gering sten und die Stärke am grössten ist. Infolgedessen entsteht der Absicht des Spielleiters zuwider eine Lokalisierung des Schallbildes an diesem Lautspre cher.
Die einheitliche Verzögerung des Signals, mit dem die indirekten Lautsprecher beim geschilderten Verfahren gespeist werden, kann innerhalb gewisser Grenzen beliebig gewählt werden. Es hat sich aber gezeigt, dass folgende Bedingungen erfüllt werden müssen: einerseits darf der indirekte Schall einen be- iiebigen Hörer im Raum nicht eher als der direkte Schall erreichen, da sonst eine falsche Lokalisierung des Schallbildes erfolgt; anderseits soll der Zeitunter schied zwischen indirektem und direktem Schall einen bestimmten Grenzwert von etwa 50 ms nicht über steigen, da sonst zwei getrennte Signale gehört wer den (Echowirkung).
Es hat sich gezeigt, dass diese beiden Bedingun gen um so schwieriger erfüllbar sind, je grösser der Wiedergaberaum bemessen wird. Dies rührt daher, dass die durch die Entfernung des Lautsprechers von dem Hörer bedingten Schallaufzeiten bei einer Raumvergrösserung ebenfalls zunehmen und sich in folgedessen für die richtige Beobachtung an einer be liebig gewählten Stelle störend auswirken können. Dies wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass es möglich ist, die geschilderten Schwierigkeiten auch für Räume, in denen die Verzögerungszeiten von der gleichen Grössenordnung oder grösser als diejenigen sind, die bei der Aufzeichnung zwischen dem direk ten und indirekten Schall aufgenommen worden sind, zu verringern.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird die zusätzliche Spur von mehreren, auf dieser Spur hin tereinander angeordneten Wiedergabeelementen ab getastet und das Signal eines jeden Wiedergabeele mentes mit verschiedener Intensität und; oder Klang- farbe bestimmten Lautsprechern oder Lautsprecher gruppen zugeführt. Durch die Massnahme nach der Erfindung ist es möglich, verschiedene Lautsprecher oder Lautsprechergruppen mit verschiedenen Ver zögerungszeiten zu speisen.
Hierdurch lassen sich die vorerwähnten Nachteile beseitigen, indem die Lauf zeitunterschiede der verschiedenen indirekten Laut sprecher untereinander und gegebenenfalls auch noch in bezug auf die direkten Lautsprecher, wenn diese auch bei der Wiedergabe verwendet werden, ausge glichen werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Lautsprecher einen diffusen Schall erzeugen, bei dem nahezu keine Richtung lokalisierbar ist, und deshalb Hintergrundmusik in der gewünschten Weise wieder gegeben werden kann. Als Beispiel sei hier der Fall eines mit einem Orchester zusammenarbeitenden Solisten angenommen.
Es ist dann erreichbar, dass die indirekten Lautsprecher die Orchesterwiedergabe mit sämtlichen Vorteilen der Erfindung als diffusen Schall wiedergeben, während der Solist von den di rekten Lautsprechern lokalisiert wird. Hieraus geht hervor, dass es beim Verfahren nach der Erfindung tunlich ist, eine diffuse Schallabstrahlung mit den indirekten Lautsprechern für den Fall zu bewirken, dass die direkten Lautsprecher ein anderes Signal wiedergeben.
Wenn, wie es z. B. bei Stimmungsmusik denkbar ist, sämtliche Spuren, einschliesslich der zusätzlichen Spur, das gleiche Signal enthalten oder falls sie wenigstens ein gemeinsames Signal enthalten, ist es möglich, die Verzögerung der von den indirekten Lautsprechen wiedergegebenen Signale richtig zu wählen, um eine Lokalisierung an den direkten Laut sprechern zu bewirken. Ein Beispiel hierfür ist der Fall, dass die Darbietung eines Sängers von sämt lichen Lautsprechern wiedergegeben wird und Loka lisierung an den direkten Lautsprechern erwünscht ist.
Beim Verfahren nach der Erfindung kann, um eine Lokalisierung der virtuellen Schallquelle mit dem (der) nicht von der zusätzlichen Spur gespeisten Lautsprecher oder Lautsprechergruppe zu ermög lichen, die Wiedergabe des gemeinsamen Signals mit tels des ersten Wiedergabegerätes, das die zusätz liche Spur abtastet, in hinreichendem Masse zweck mässig um 5 bis 50 ms gegenüber der Wiedergabe der andern Spuren verzögert werden.
Dies beruht auf der Erscheinung, dass unterhalb einer Verzöge rungszeit von 5 ms die Wirkungen, hinsichtlich der Lokalisierung, von Zeitunterschieden und Intensitäts unterschieden den gleichen Einfluss haben (wobei die Wirkung einer Verzögerung von 1 ms annähernd den gleichen Einfluss wie eine Intensitätsschwächung von 5 dB hat) und die Wirkungen sich addieren, während bei einer Verzögerungszeit von mehr als 5 ms die Richtung des erstankommenden Schalles überwiegt und nur von praktisch sehr grossen Inten sitätsunterschieden beeinflusst werden könnte.
Die Verzögerung ist dadurch erreichbar, dass sie bereits bei der Aufnahme in die Aufzeichnung ein geführt wird oder dass das erste Wiedergabegerät entsprechend längs der zusätzlichen Spur versetzt an geordnet wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen abgeschlossenen Raum, an dessen Wänden sowohl direkte als auch indirekte Lautspre cher verteilt angeordnet sind und Fig. 2 einen Teil einer Tonaufzeichnung mit mehreren magnetischen Wiedergabeköpfen.
In Fig. 1 sind in einem abgeschlossenen Raum 1 an einer Seite direkte Lautsprecher 2, 3 und 4 ange ordnet. Diese strahlen drei zusammengehörende stereophonische Signale ab. An den andern Seiten sind ebenfalls Lautsprecher 5, 6 und 7 angeordnet, welche den indirekten Schall abstrahlen. Die Laut sprecher 5 und 6 sind miteinander verbunden.
Zur Schallwiedergabe im Raum 1 sind die Laut sprecher bzw. Lautsprechergruppen mit eine Schall aufzeichnung abtastenden Wiedergabegeräten ver bunden. Diese Aufzeichnung umfasst drei stereo phonische Spuren zur Speisung der Lautsprecher 2, 3 und 4. Daneben gibt es eine zusätzliche Spur, die ein Signal enthält, das von dem Signal der übrigen Spuren verschieden oder auch bereits in diesen Spu ren vorhanden ist.
Ein bei A befindlicher Hörer wird bei einer be stimmten Grösse des Raumes 1 den direkten Schall z. B. nach 70 ms empfangen. Dies entspricht- einem Abstand von etwa 24 m. Soll hierbei der Ort des Schallbildes nicht am Ort A lokalisiert werden, so muss der indirekte Schall aus dem Lautsprecher 7 um mindestens 70 ms verzögert werden. Falls die gleiche Verzögerung ebenfalls den Lautsprechern 5 gegeben wird, so hört ein Hörer bei B, der etwa gleich weit von dem Lautsprecher 3 wie von dem Lautsprecher 5 entfernt ist, den indirekten Schall als Echo des direkten Schalles. An Hand von Fig. 2 wird beschrieben, wie diesem Übelstand abgeholfen worden ist.
In Fig. 2 ist ein Teil einer Tonaufzeichnung mit einer Wiedergabevorrichtung zur Verwendung beim Verfahren nach der Erfindung dargestellt. Auf einem Träger 8 sind vier magnetische Tonspuren 9, 10, 11 und 12 aufgezeichnet, von denen die ersten drei stereophonische Signale darstellen; 12 ist eine zu sätzliche Spur.
Diese Spuren werden von Wieder gabeköpfen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 abgetastet, deren Numerierung entsprechend den Lautsprechern ge wählt ist, mit denen sie verbunden sind. Da die Köpfe 5, 6 und 7 längs der zusätzlichen Spur 12 hintereinander angeordnet sind, besitzen die den Lautsprechern 5, 6 und 7 zugeführten Signale ver schiedene Verzögerungszeiten, die durch Verschie bung der Köpfe längs der Spuren derart gewählt wer den, dass die Lautsprecher mit um so grösserer Ver zögerung gespeist werden, je grösser ihr Abstand von den direkten Lautsprechern ist.
In dieser Weise ist es möglich, an jedem beliebigen Ort eine derart in direkte und direkte Schallabstrahlung zu bewirken, dass die vorgenannten Bedingungen erfüllt sind.
Method for sound reproduction, especially in closed rooms, and device for carrying out this method The invention relates to a method for sound reproduction, especially in closed rooms, by means of a sound recording which has an additional track in addition to a single track or several tracks that may carry a stereophonic recording whose signal after scanning a number distributed over the playback space z. B. is arranged along its boundary speakers to achieve diffuse sound.
The latter is to be understood in the present case as sound that reaches the listener essentially from all directions with approximately the same intensity and approximately the same delay. But it is possible to cause a Lo calization of the sound in certain speakers in the diffuse sound image, eg. B. in the case of a soloist performing with an orchestra.
Such a method has the advantage that the presence or absence and the type of diffuse sound can be determined during the recording and this therefore no longer needs to be done at the playback point. This is an important advantage since the record, or copies thereof, usually has to be replayed in many places.
Such a method can e.g. B. can be found in a cinema hall application, where the sound recording can occur synchronized with the image film on a film strip. The speakers for reproducing the possibly stereophonic signals in the various tracks, which are arranged in a movie theater generally behind the projection screen and cause the direct sound to be emitted, are referred to below as direct speakers, the other speakers as indirect speakers.
In order to prevent the lifelike reproduction from being impaired, which is brought about by the strong directional effect of the direct sound radiation, it is already known to feed the sound from the indirect loudspeakers to the listener with the same delay. In this way, a certain diffusion of the reproduced sound can be achieved, and the sound image corresponds better to reality, where a considerable proportion of the sound pressure also comes from the reflection on the walls.
However, this procedure does not appear harmless. Sometimes it is namely desirable to use sound of a certain character, such as. B. music, using direct speakers without localizing the sound image, so that the overall sound reproduction for the listener in all directions is the same. Reference should be made here to so-called mood (background) music, which is reproduced as an accompaniment to a picture film, with no direct connection between acoustic and visual observation, so that there is no need for localization.
With the method described above, the difficulty arises that a listener receives the sound first from the closest loudspeaker, in which the travel time of the sound is lowest and the strength is greatest. As a result, a localization of the sound image at this loudspeaker occurs contrary to the intention of the game master.
The uniform delay of the signal with which the indirect loudspeakers are fed in the method described can be selected as desired within certain limits. It has been shown, however, that the following conditions must be met: on the one hand, the indirect sound must not reach any listener in the room earlier than the direct sound, since otherwise the sound image will be incorrectly localized; on the other hand, the time difference between indirect and direct sound should not exceed a certain limit value of around 50 ms, as otherwise two separate signals will be heard (echo effect).
It has been shown that these two conditions are all the more difficult to meet the larger the reproduction space is dimensioned. This is due to the fact that the sound transit times caused by the distance between the loudspeaker and the listener also increase when the room is enlarged and consequently can have a disruptive effect on correct observation at any chosen point. This is explained in more detail below with reference to the drawing.
The applicant has found that it is possible to reduce the described difficulties also for rooms in which the delay times are of the same order of magnitude or greater than those recorded during the recording between the direct and indirect sound.
In the method according to the invention, the additional track of several playback elements arranged one behind the other on this track is scanned and the signal of each playback element with different intensity and; or tone color to specific loudspeakers or loudspeaker groups. By the measure according to the invention, it is possible to feed different speakers or groups of speakers with different delay times Ver.
This eliminates the aforementioned disadvantages by compensating for the running time differences between the various indirect loudspeakers and possibly also with respect to the direct loudspeakers when they are also used during playback. This ensures that the loudspeakers generate a diffuse sound in which almost no direction can be localized and therefore background music can be played back in the desired manner. As an example, consider the case of a soloist working with an orchestra.
It can then be achieved that the indirect loudspeakers reproduce the orchestral reproduction with all the advantages of the invention as diffuse sound, while the soloist is localized by the direct loudspeakers. From this it can be seen that with the method according to the invention it is possible to produce a diffuse sound emission with the indirect loudspeakers in the event that the direct loudspeakers reproduce a different signal.
If, as it is z. B. in mood music is conceivable, all tracks, including the additional track, contain the same signal or if they contain at least one common signal, it is possible to choose the delay of the signals reproduced by the indirect speakers correctly in order to localize the effect direct speakers. An example of this is the case where a singer's performance is reproduced by all loudspeakers and localization on the direct loudspeakers is desired.
In the method according to the invention, in order to localize the virtual sound source with the speaker or speaker group not fed by the additional track, the reproduction of the common signal with means of the first playback device that scans the additional track in It is useful to delay the reproduction of the other tracks by 5 to 50 ms.
This is based on the fact that below a delay time of 5 ms the effects in terms of localization, time differences and intensity differences have the same influence (the effect of a delay of 1 ms having approximately the same influence as an intensity attenuation of 5 dB ) and the effects add up, while with a delay time of more than 5 ms the direction of the sound arriving first predominates and could only be influenced by practically very large differences in intensity.
The delay can be achieved by introducing it into the recording as soon as it is recorded, or by arranging the first playback device offset along the additional track accordingly.
In the accompanying drawing an Ausfüh approximately example of a device for performing the method according to the invention is shown, namely Fig. 1 shows a closed room, on the walls of which both direct and indirect speakers are distributed and Fig. 2 shows part of a sound recording with multiple magnetic playback heads.
In Fig. 1 direct speakers 2, 3 and 4 are arranged in a closed room 1 on one side. These emit three related stereophonic signals. Loudspeakers 5, 6 and 7, which emit the indirect sound, are also arranged on the other sides. The speakers 5 and 6 are connected to each other.
For sound reproduction in room 1, the loudspeakers or loudspeaker groups are connected to a sound recording scanning reproducing devices. This recording comprises three stereo phonic tracks for feeding the speakers 2, 3 and 4. There is also an additional track that contains a signal that is different from the signal of the other tracks or that is already present in these tracks.
A listener located at A is at a certain size of the room 1 the direct sound z. B. received after 70 ms. This corresponds to a distance of about 24 m. If the location of the sound image is not to be localized at location A, the indirect sound from the loudspeaker 7 must be delayed by at least 70 ms. If the same delay is also given to the loudspeakers 5, a listener at B who is approximately the same distance from the loudspeaker 3 as from the loudspeaker 5 will hear the indirect sound as an echo of the direct sound. Using FIG. 2, it is described how this deficiency has been remedied.
In Fig. 2 is shown part of a sound recording with a playback device for use in the method according to the invention. Four magnetic sound tracks 9, 10, 11 and 12 are recorded on a carrier 8, the first three of which represent stereophonic signals; 12 is an additional track.
These tracks are scanned by playback heads 2, 3, 4, 5, 6 and 7 whose numbering is selected according to the speakers with which they are connected. Since the heads 5, 6 and 7 are arranged one behind the other along the additional track 12, the signals fed to the speakers 5, 6 and 7 have different delay times that are selected by moving the heads along the tracks so that the loudspeakers with the greater the delay, the greater their distance from the direct speakers.
In this way, it is possible to produce direct and direct sound radiation at any location in such a way that the aforementioned conditions are met.