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Verfahren zur räumlichen Tonwiedergabe mit künstlichem Nachhall mittels
mehrerer Schallquellen, die teils als primäre und teils als sekundäre Schallquellen
dienen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Tonwiedergabe mit künstlichem
Nachhall mittels mehrerer Schallquellen - die teils als primäre und teils als sekundäre
Schallquellen dienen, wobei mindestens die sekundären Schallquellen aus Lautsprechern
bestehen - und mittels einer magnetischen Verzögerungseinrichtung, bei der längs
eines vorzugsweise endlosen Aufzeichnungsträgers ein Aufnahmekopf und mehrere mit
den Sekundärlautsprechern verbundene Wiedergabeköpfe angeordnet sind, wobei das
Signal eines beliebigen Wiedergabekopfes über eine Rückkopplungsschaltung dem Aufnahmekopf
wieder zugeleitet werden kann. Bekanntlich können auf diese Weise Verzögerungen
erhalten werden, die jeweils dem Ort der Lautsprecher angepaßt, dementsprechend
aber individuell verschieden sind.
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Als Primärschallquellen seien Lautsprecher erwähnt, die mit z. B.
von einer Schallplatte oder von einem Tonfilm stammenden elektrischen Schwingungen
gespeist werden. Diese elektrischen Schwingungen werden außerdem mittels des Aufnahmekopfes
unverzögert auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Andere Primärschallquellen
können z. B. ein Orchester, ein Solist od. dgl. sein. Die von diesen Quellen stammenden
Schallschwingungen können mittels eines oder mehrerer Mikrophone und des Aufnahmekopfes
unverzögert auf dem Träger aufgezeichnet werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß der mittels der
magnetischen Verzögerungseinrichtung erzeugte Nachhall noch durch einen zusätzlichen
Nachhall ergänzt wird, der mittels einer an sich bekannten, räumlich ausgedehnten
und die Schall-Laufzeit in einem Medium ausnutzenden Nachhalleinrichtung erzeugt
wird, die im Kanal eines Wiedergabekopfes der magnetischen Verzögerungseinrichtung,
zweckmäßigerweise dem Kanal mit der größten Verzögerung, liegt, und daß der Nachhall
noch des weiteren, falls er nicht ausschließlich von der räumlich ausgedehnten Nachhalleinrichtung
herrührt, eine Ergänzung in an sich bekannter Weise durch Rückkopplung eines von
der magnetischen Verzögerungseinrichtung gelieferten Signals zum Aufnahmekopf erfährt,
wobei der Rückkopplungskanal von dem die räumlich ausgedehnte Nachhalleinrichtung
enthaltenden Kanal getrennt ist. Die vorstehend erwähnte, räumlich ausgedehnte Nachhalleinrichtung
kann z. B. aus einer Nacbhallkammer bestehen oder aus einer von den Schallschwingungen
mechanisch erregten und an einer anderen Stelle wieder abgetasteten, einseitig gehalterten
Platte aus einem Material mit geringer innerer Dämpfung, z. B. einer Stahlplatte.
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An dieser Stelle sei erwähnt, daß bei der Erfindung die Aufgabe vorliegt,
die Nachhallzeit zu vergrößern. Benutzt man jedoch hierfür eine nur eindimensionale
Nachhalleinrichtung, also insbesondere ein endloses Magnettonband, magnetisches
Rad od. dgl., so kann durch Anwendung einer Rückkopplung, die von einem Wiedergabekopf
auf den Aufzeichenkopf zurückwirkt, die Nachhallzeit nicht ohne weiteres nach Belieben
vergrößert werden. Dagegen kann man bei einer mehrdimensionalen Nachhalleinrichtung,
z. B. einem Echoraum, im Prinzip beliebig große Nachhallzeiten erreichen. Hierzu
sind aber sehr große und daher kostspielige sowie Platz beanspruchende Echoräume
erforderlich. Durch Anwendung der Erfindung ergibt sich nun der Vorteil, daß die
gewünschte Nachhallzeit zu einem sehr erheblichen Teil von der eindimensionalen
Nachhalleinrichtung geliefert und der Rest aus einer mehrdimensionalen Nachhalleinrich=
tung zugefügt wird, so daß die kostspielige mehrdimensionale Nachhalleinrichtung
wesentlich kleiner und billiger ausfallen kann. Dabei soll dann die von der eindimensionalen
Nachhalleinrichtung gelieferte Echozeit durch Anwendung einer Rückkopplung noch
vergrößert werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß mehr
Reflexionen j e Zeiteinheit nachgebildet werden können als bei der üblichen
Rückkopplung
des Signals eines einzigen Widergabekopfes. Dieses Ergebnis läßt sich außerdem auf
verhältnismäßig einfache Weise erzielen. Wenn z. B. als mehrdimensionale Nachhalleinrichtung
eine Nachhallkammer gewählt wird, was zweckmäßigerweise einfachheitshalber der Fall
sein wird, kann folgendes erreicht werden Da die Nachhalleinrichtung ausschließlich
im Kanal eines Wiedergabekopfes liegt, und zwar zweckmäßigerweise des letzten Wiedergabekopfes,
können mittels mindestens eines vorangehenden Wiedergabekopfes die sogenannten Primärreflexionen
- also ohne Nachhall - nachgebildet werden, die bekanntlich für den Hörer die Größe
des virtuellen Wiedergaberaumes bestimmen, d. h. des Raumes, der dem Hörer akustisch
suggeriert wird. Wird hierbei der Nachhall ausschließlich mittels einer N achhallkammer
solcher Bemessung erzeugt, daß eine für den erforderlichen Nachhall hinreichende
Anzahl von Reflexionen über den ganzen zu übertragenden Frequenzbereich nachgebildet
wird, so ist es notwendig, die kleinste Abmessung der Kammer derart zu wählen, daß
auch für die niedrigste zu übertragende Frequenz, die Nachhall aufweisen soll, diese
Abmessung mindestens einige Male größer als die Wellenlänge dieser nieddrigsten
Frequenz zu wählen. Selbstverständlich kann man auch so vorgehen, daß der Nachhall
nicht ausschließlich von der Nachhallkammer, sondern zum Teil auch von der genannten
Rückkopplung des von der Verzögerungseinrichung gelieferten Signals zum Aufnahmekopf
erzeugt wird. Um zu verhüten, daß hierbei bestimmte Frequenzen des Spektrums auf
unzulässige Weise bevorzugt werden und die Einrichtung für eine dieser Frequenzen
unstabil wird, ist es notwendig, den Rückkopplungskanal von dem Kanal, in dem die
Nachhallkammer untergebracht ist, getrennt zu halten.
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Wenn die Abmessungen der Nachhallkammer für ihre praktische Brauchbarkeit
zu groß werden und man auf eine verhältnismäßig klein bemessene Kammer angewiesen
ist, z. B. mit einem Volumen von 0,5 m3, wird beim Verfahren nach der Erfindung
nur ein Teil des zu übertragenden Frequenzspektrums durch die Nachhallkammer hindurchgesandt,
d. h. jener eine bestimmte Grenzfrequenz übersteigende Teil, für welche die vorerwähnte
Beziehung zwischen Wellenlänge und Abmessung besteht. Bei einer Kammer mit einem
Volumen von etwa (?,5 m3 liegt die genannte Grenzfrequenz bei etwa 1000 Hz.
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Würde die genannte Maßnahme getroffen und würde bei Verwendung einer
verhältnismäßig kleinbemessenen Nachhallkammer das ganze Frequenzspektrum durch
die Kammer hindurchgesandt, so würde eine hinderliche sogenannte Färbungswirkung
eintreten, d. h., die nachgebildeten Reflexionen im Bereich der niedrigen Frequenzen
würden zeitlich zu weit auseinanderliegen und zu stark hörbar sein.
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Für die Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz gibt es zwei Möglichkeiten:
entweder die Signale mit Nachhall zu versehen oder sie entsprechend den obigen Ausführungen
für den erstgenannten Fall nach der erforderlichen Verzögerung zum Aufnahmekopf
zurückzuführen. Hierbei ist wieder Bedingung, daß der Rückkopplungskanal und der
Kanal mit der Nachhallkammer voneinander getrennt sind.
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Die Rückkopplung hat den Vorteil, daß die durch die mehrdimensionale
Nachhallkammer gelieferte Nachhallzeit vergrößert werden kann. Dies ist wichtig,
wenn die gesonderte Nachhalleinrichtung an sich infolge ihrer Art oder infolge einer
Beschränkung ihre, Abmessungen eine zu kurze Nachhallzeit ergeben würde. -In -der
Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise an Hand einer Einrichtung näher erläutert,
mit deren Hilfe der Nachhall durch Verwendung des geschilderten Verzögerungssystems
entsteht, das im vorliegenden Falle mit drei Wiedergabeköpfen ausgestattet und bei
dem die Nachhalleinrichtung im Kreis eines Wiedergabekopfes liegt. Bei dieser Vorrichtung
ist, nachdem der Schalter 16 auf den Kontakt 16a und der Schalter 15 auf den Kontakt
15a geschaltet ist, die Nachhallkammer 4 in den Kreis des Wiedergabekopfes 1 geschaltet,
der eine Verzögerung ergibt, die zwischen den von den benachbarten Köpfen 2 und
3 herbeigeführten Verzögerungen liegt. Die von dieser Einrichtung gelieferten, mit
Nachhall versehenen Schwingungen werden über die Leitung 5 den Sekundärlautsprechern
6 zugeführt, die den Ton mit gleicher Verzögerung gegenüber den von den Primärlautsprechern
7 wiedergegebenen Ton ausstrahlen. Diese Verzögerung ist kleiner als die der an
den Wiedergabekopf 3 angeschlossenen Sekundärlautsprecher 8, wenn ein Schalter 9
auf den Kontakt 9a geschaltet ist, und größer als die Verzögerung der an den Wiedergabekopf
2 angeschlossenen Sekundärlautsprecherpaares 10.
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Es ist ohne weiteres möglich, das den Lautsprechern 6 zugeführte Signal
auch den Lautsprechern 10 mit der geringeren Verzögerung zuzuführen. Dies kann dadurch
erfolgen, daß die Lautsprecher 6 über eine Leitung 11 mit den Lautsprechern 10 verbunden
werden.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Schalter g auf den
Kontakt 9 b und der Schalter 15 auf den Kontakt 15b geschaltet wird, wodurch die
Nachhallkammer ebenfalls im Kreis des Wiedergabekopfes 3 liegt. Infolgedessen werden
auch die Lautsprecher 8 mit der größten Verzögerung den Schall mit Nachhall wiedergeben.
Es ist dabei möglich, auch hier wieder die Schwingungen mit der größten Verzögerung
von den Lautsprechern 6 und 10 ausstrahlen zu lassen, wodurch der von den letztgenannten
erzeugte Schall ebenfalls Nachhall aufweist. Zu diesem Zweck ist eine besondere
Leitung zwischen den Lautsprechern 8 und 6 erforderlich. Die Einrichtung wird zweckmäßig
auf diese Weise verwendet, weil so auf einfachste Weise sämtliche Sekundärlautsprecher
den Schall mit Nachhall ausstrahlen.
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Durch die Nachhallkammer 4 kann das ganze Frequenzspektrum gesandt
werden; es ist aber nicht notwendig, daß dies mit der maximalen Energie erfolgt.
Zur Realisierung dieser Möglichkeit wird der Schalter 16 auf den Kontakt 16 b geschaltet,
wodurch die Gesamtenergie mittels eines Spannungsverteilers 17 in zwei Teile aufgeteilt
wird, wobei ein Teil durch die Nachhallkammer 4 und der andere Teil durch die parallel
zur Nachhalleinrichtung liegende Leitung gesandt wird.
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Wenn durch die Nachhallkammer nur Frequenzen oberhalb einer bestimmten
Grenzfrequenz, z. B. 1000 Hz, gesandt werden, ist es möglich, die Frequenzen unterhalb
der Grenzfrequenz als Signal von einem der Wiedergabeköpfe, z. B. von dem Kopf 3
mit der größten Verzögerung, beim Schließen des Schalters 9 über den Kontakt 9 a
auf den Aufnahmekopf 13 zurückzukoppeln (gestrichelte Linie 14). Die Schaltung zeigt,
daß der Rückkopplungskanal 14 von dem Kanal mit der Nachhallkammer 4 völlig getrennt
ist.
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Falls keine Rückkopplung der Frequenzen unterhalb der genannten Grenzfrequenz
erfolgt, weil es nicht
nötig erscheint, diese mit Nachhall wiederzugeben,
kann wieder die Parallelleitung 12 benutzt werden. In diesem Fall soll 17 ein Filter
darstellen.
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Einfachheitshalber sind die an den verschiedenen Punkten der Einrichtung
erforderlichen Verstärker, die eine Intensitätsregelung der Signale ermöglichen,
sowie die eine Frequenztrennung erlaubenden Filter weggelassen.