DE1812515A1 - Anordnung zur Erzeugung kuenstlichen Nachhalls - Google Patents

Description

Akuetisohe u. Kino-Geräte Geselisohaft m.b.H. in Wien Anordnung zur Erzeugung kUnetliohen Haohhalles

Zur Erzeugung künstlichen Nachhalles sind verschiedene Einrichtungen bekannt geworden, voa denen jene, die mit zu lorsionssohwingungen angeregten Sohraubenfedern arbeiten, die größte Verbreitung gefunden haben. Die Schraubenfedern werden vorzugsweise an einem Ende elektromechanisch in Sorsionsschwingungen versetzt, die durch ein am anderen Ende angeordnetes Abnahmesystem wieder in elektrische Schwingungen umgewandelt werden.

Der Nachhall kommt daduroh zustande, daß das zu verhallende Signal gegenüber dem Originalsignal, das direkt verstärkt wird, beim Durchlaufen der Schraubenfeder einerseits eine zeitliche Verzögerung erfährt, anderseits teilweise innerhalb der durch zwei Wandlersysteme beiderseitig abgeschlossenen Schraubenfeder mehrfache Reflexionen erfährt, wobei da· Signal entsprechend der inneren Reibung abklingt.

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Die Schraubenfeder müßte daher, wenn eine größtmögliche llatürlichkeit des erzeugten Nachhalles an^estrobt wird, hinsichtlich Laufzeit, Reflexion und Dämpfung jene Eigenschaften aufweisen, die einem Raum mit Nachhall ei^e:i sind. Da dieser Forderung infolge der unterschiedlichen physikalischen Gegebenheiten nur bis zu einem gewissen Crad entsprochen werden kann, ist der auf künstlichen! Wege erzeugte Nachhall deutlich vom natürlichen Nachhall' au unterscheiden. Selbst bei Verwendung mehrerer Federn mit verschiedener Laufzeit ergeben sich trotz der damit erzielten Verbesserung noch störende Effekte, die den natürlichen Nachhall fremd sind.

Bisher sind Federanordnung©» bekannt geworden^ di® mit einer oder mehreren parallel geschalteten Ladern arbeiten. Bei Verwendung von zwei Federn sind di© zugeordneten Verzögerung3Zöiten meist 50 - 80 qs, bsw# 20 - 40 ma. Dies stellt einen Konpromiß dar, wobei einerseits ein guter Frequenzgang lait möglichst dichten Eigenresonanzan, anderseits ein dichtes ImpulsSpektrum (geringe Eigenreso&anzdichte) angestrebt wird. Allerdinga ist es mit solchen Anordnungen nur in einem ungenügenden MaS möglich, beides bei gutes Halleindruck zu verwirklichen. Bs ist meist so, daß infolge der l'eder mit geringer Verzögerungszeit ein sehr engräuaiger blecherner Klangeindruck dominiert, Würde man auf die Feder mit der geringeren Verzögerungsaeit verzichten, so treten bei an sich gutem Halleindruck störende Eohoerseheinungen

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auf, die in Verbindung nit dem Originalachallereignis deutlich hörbar sind und als sehr störend empfunden werden.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, die vorstehend aufgezeigten Nachteile der bekannton Nachhalleinrichtungen zu eliminieren. Insbesondere betrifft sie eine Anordnung zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, bei der wenigstens zwei zu Torsionoschwingungen angeregte Sohraubenfedern unterschiedlicher Länge bzw. nit untercchiedlichen Laufzeiteigenschaften als Verzögerungsclenente vorgesehen sind^und jeder Schraubenfeder ein eigenes Antriebs- bzw. Abnahmesystem vorzugsweise nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeitend, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Schraubenfedern das zu übertragende, bzw. zu verhallende Signal über frequenzbandteilende nechanische und/oder elektrische Einrichtungen bzw. Anordnungen zugeführt wird, deren leilungafrequenz wenigstens angenähert gleich der Grenzfrequenz der Schraubenfeder nit der längeren Laufzeit ist und diese Schraubenfeder nur die Frequenz unterhalb ihrer Grenzfrequenz überträgt oder zugeführt > erhält, wogegen die Schraubenfeder nit der kürzeren Laufzeit nur die darüber liegenden Frequenzen, vorzugsweise bis zu ihrer Grenzfrequenz, übertragt oder zugeführt erhält und dia se Xeilungefrequenz vorzugsweise in der Mitte des Hallübertragungsbereiohes liegt.

Unter "Grenzfrequena" soll hierbei jene Frequenz verstanden werden» oberhalb welcher kein· übertragung von Torsionsschwingung*» über eine Schraubenfeder near möglich

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iat und vorzugsweise nur Kompreosions- und unter Umstunden auoh Transversalschwingungen auftreten.

Mathematisch gilt für die Grerizfroqucnz die

ω.η \ IT f_g « K₁--- γ-|- . Die Verzögerungezeit errechnet eich aus T * IU-Ai V^-T?" » wobei a « Federdraht-

* E ^{ί Λ}

radius, R « mittlerer Federradius, E » Elastizitätsmodul und f ο» Dichte dee Fedenaateriale bedeuten.

Mit Hilfe dieser Pormeln läßt eioh bei gegebener Teilvingefrequeue und der gewünschten Versögerungazeitert jede der beiden Schraubonfedern im Sinne der Erfindung dimensionieren.

Der Vorteil der erfindungsgeaäßen Anordnung iat dadurch gegeben, daß infolge der Aufteilung des eu übertragenden bzw. zu verhallenden Frequenzbandes auf zwei Schraubonfedern, die Federn nur mit aolchen Frequenzen beaufaohlagt werden, die reine Toreionsschwingungen hervorrufen. Die an sich ungenügende kurze Verzugerungszeit der kleineren Feder bringt keine.Qualitätseinbuße xait sich, sondern im Gegenteil, es wird durch die geringere Verzögerung der Höhen gegenüber den Tiefen dan erste Echo nicht mehr wahrnehmbar, wenn die gewählte feilungsfrequenB bzw. Bigenreeonanz der Feder mit der längeren Laufzeit zwischen 3 und 4- kHz liegt. Heben der Verbesserung des tfachhalleffektee gegenüber den bekannten Anordnungen bringt die Erfindung auch eine Ver-

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kleinerung der Anordnung mit sich, denn bei gleiohem Federdrahtdurchmesser erhält man bei Herabsetzung der Grenzfrequenz um den Paktor 0,5 eine Verkürzung der Feder bei gleicher Laufzeit um den Paktor 0,25·

Die Teilung des zu übertragenden bzw. zu verhallenden Frequenzbandes kann sowohl durch meohanlsohe als auch elektrische Mittel oder duroh eine Kombination beider erzielt werden.

Eine Maßnahme mechanischer Art ist erfindungsgemäö dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder mit der längeren Laufzeit an der Antriebs- und bzw. oder Abnahmeseite in Bezug auf Torsionssohwingungen weich, in Bezug auf Kompressionswellen jedoch steif und stark gedämpft aufgehängt ist, wogegen für die kürzere Feder bzw. die Feder mit der kürzeren Verzögerungszeit wenigstens eine Aufhängung vorgesehen ist, durch die der übertra^ungsbereioh der Feder auf Torsionsechwingungen oberhalb der Teilungsfrequenz festgelegt ist.

Erfolgt der Antrieb der Sohraubenfedem bzw. die · Abnahme der Schwingungen von den Sohraubenfedem mittels Drehmagnete, so sind für die Schraubenfeder mit der längeren Laufzeit erfindungsgemäß solche Aufhängungen ausreichend, die im wesentlichen aus einem Drahtstliok beetehen, das in Bezug auf Torsionssohwingungen als weich zu bezeichnen ist, Kompressionaschwingungen jedooh einen Widerstand entgegensetzt, wobei der Drehmagnet - vorzugsweise jener des Antriebesystems - in Kompreaeionssohwingungen unterdrückend· β S ohaume toff material

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eingebettet iöt, wogegen die Feder mit der kürzeren Laufzeit ein- oder beidseitig über ein kurzes, steifes Drahtstüok aufgehängt 1st, wobei die Drehmagnete ebenfalls in Schaumstoff gebettet sein können.

Me Prequenztoilung kann aber auch auf elektrischem Wege vorgenommen werden, indem erfindungsgemüß in den Eingangs- und bzw. oder Ausgangskreis jeder Feder Siebschaltungen vorgesehen sind, deren Durohlaßbereioh® einerseits bis zur Srenzfrequenz der Peder mit der längeren Laufzeit reichen, anderseits sich über den Frequenzbereich von der Grenafroquenz der größeren Feder bis zur Grenzfrequenz der kleineren Peder erstrecken.

Eine besonders wirksame Preq.ueaat©iluag Iü3t sich durch die Kombination elektrischer und mecSiaaleeiiör Siebkreise erzielen.

Die Erfindung soll nun in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, In der 7ig«1 sehermtlseh elno erfindungsgemüße Anordnung zeigt, bei der die frequenztellung durch rein meehanisohe Haßnahmen erfolgt, Fig.2 eine schematische Darstellung der erfindungagemäßen Anordnung mit elektrischen Slebschaltungen zeigt«

Wie bereit® eingange dargelegt, besteht das Wesen der Erfindung darin, daß der su übertragende bzw. zu verhallende Frequenzbereich auf wenigstens zwei Schraubenfedern aufgeteilt wird, von denen jede für einen Teil des

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genannton Frequenzbandes optimale übertragungeeigenechafton für die Übertragung von Torsionsschwingungen aufweist, und durch, die unterschiedliche Verzögerung der beiden Frequenzbänder bei gutem Halleindruck das erste Echo, wie auch Flatterechos nicht wahrnehmbar werden.

JMg.1 zeigt eine solche Anordnung mit zwei Sohraubenfedern, bei der ausschließlich rein mechanische Mittel zur Anwendung kommen. Hit 1 ist die lungere Feder bezeichnet, d.h. jene Feder, die eine größere Verzögerung im Übertragungsweg des Nachhallsystems bewirkt. Ihre Verzögerungszeit betrage beispielsweise 120 ilillisokunden. Sie kürzere Feder 2 ist so dimensioniert, daß sie das aufgedrüokte Signal um etwa 60 Millisekunden verzögert. Die verwendeten Wandlersyateme arbeiten nach dom dynamischen Prinzip. In der Zeichnung sind jedooh nur jene Seile davon dargestellt, die mit den Schraubenfedern in unmittelbarer Verbindung stehen. Auf der Antriebeseite sind dies die Drehmagnete 3, auf der Abnahaeseite die Magnete 4» die erfindungsgemäß über je ein Drahtstück 5 direkt alt einem festen Seil der liaohh&lleinriohtung verbunden sind. Sie Drahtetüoke 5 setzen der Bewegung in axialer Richtung einen sohr großen Widerstand entgegen, wogegen Drehbewegungen praktisch nicht beeinflußt werden· Die Drehmagnete 3,4· sind Überdies in Dämpfungsmaterial 6 eingebettet, so daß etwa verbleibende !Compressionsschwingungen ohne sonderlichen Einfluß auf die Toruioneechwingungen gedämpft werden.

Für die kürzere Feder, d.i. jene Feder mit der

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geringeren Verzögerungezeit, muß man eine entsprechend steife Aufhängung auch für Sorsionssohwlngungen vorsehen, beispielsweise in. Form eines zentrisch geführten, relativ dicken und kurzen Drahtstückes 7.

Die von den beiden Abnahmeeystemen herrührenden elektrischen Signale werden einem Übertrager H zugeführt, der zwei Primärwicklungen und eine Sekundärwicklung aufweist, die an den Eingang eines weiteren Verstärkers angeschaltet 1st und von dort in bekannter V/eise wieder in den Hauptver-Btärkungsweg eingekoppelt werden kann.

Bei der in Pig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Kachhalleinrichtung wird die Aufteilung des zu übertragenden bzw. EU verhallenden Frequenzbandes auf elektrischem Wege vorgenommen. Die Dimensionierung der beiden Schraubenfedern erfolgt nach denselben Gesichtspunkten vie bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungebeispiel gemäß den in vorstehender Beschreibung angegebenen Richtlinien.

Die elektrischen Siebkreioe, die eich im wesentlichen als Hoch- und Tiefpaßsohaltungen darstellen lassen, olnd vor den Antriebssyetemen und oder nach den Abnahmesystemen eingeschaltet.

Sei der in Pig.2 gezeigten eohematisohen Darstellung ist der Eingangs- oder Trennverstärker mit 12 bezeichnet. An seinem Ausgang ist eine aus einem Tiefpaß 8 und einem Hochpaß 10 bestehende elektrische Weiche angeschlossen. Vom Ausgang des Tiefpasses 8 gelangt das zu verhallende Signal an

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daa Antriebssystem der großen Feder 1 mit der längeren Laufzeit, wo es in Torsionsschwingungen umgewandelt wird. Diese durohlaufen in .bekannter Art und Weise die Feder 1 und werden an Snde derselben von einem Wandlersystexa wieder in elektrische Schwingungen umgewandelt.

Der Ausgang 10 des Hochpaßfliters ist mit dem Antriebssystem der kleinen Feder 2 verbunden. Die Torsionsschwingungen, die diese Feder 2 durchlaufen haben, werden ebenfalls in einem Abnahmesystem in elektrische Schwingungen umgewandelt. Sie Ausgänge der beiden Filterkreise 9 und 11 werden zusammengesohaltet und dem Eingang eines gemeinsamen Vorstärkere 13 «ugeführt, dessen Ausgang wieder in den Hauptverstärkungsweg zurüokgeführt sein kann oder zur Steuerung einea besonderen Naohhallautspreohera verwendet werden könnte.

Im allgemeinen wird bereite ein sufriedenstellender Effekt ersielt, wenn nur auf der Antriebsseite die elektrische Welche vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist eine weitere Verbesserung dadurch zu erreichen, wenn an Stelle des Hochpaßfliters ein Bandpaß vorgesehen 1st, der den Übertragungsbereich für die kürzere Feder auf den swischen den beiden Grenssfrequenzen liegenden Bereioh einschränkt.

Gegebenenfalls können sowohl mechanisch» als auch elektrische Maßnahmen 4er vorstehend beschriebenen Art kombiniert werden, woduroh sich eine von störenden Effekten weitgehend freie Nachhallelnriehtung ergibt·

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Claims (1)

Patentansprüche t • *

1. Anordnung zur Erzeugung künstlichen Hachhalleo, bei der wenigstens zwei zu Toroioncschwingungen angeregte Sohraubenfedern unterschiedlicher Länge bzw. unterschiedlicher LaufZeiteigenschaften als Verzögerungselenonte vorgesehen sind, und jeder Schraubenfeder.ein

^ eigenes Antriobs- bzw· Abtastsystem, das vorzugsweise nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeitet, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Schraubenfedern daa zu übertragende, bzw. zu verhallende Signal über frequenzbandteilende mechanische und/oder elektrische Einrichtungen bzw. Anordnungen zugeführt wird, deren Teilungsfrequenz wenigstens angenähert gleich der Grenzfrequenz der Schraubenfeder (1) mit der längeren Laufzeit ist und diese Schraubenfeder (1) nur die Frequenz unterhalb ihrer Grenzfrequenz

P überträgt oder zugeführt erhält, wogegen die Schraubenfeder (2) mit der kürzeren laufzeit nur die darüber liegenden Frequenzen, vorzugsweise bis zu ihrer Grenzfrequenz, überträgt oder zugeführt' erhält und diese Teilungsfrequenz vorzugsweise in der Mitte dea Hallübertragungebereiches liegt·

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (1) mit der längeren Laufzeit an der Antriebs- und bzw. oder Abnahmeseite in Bezug auf Toroionsschwingungen weich, in Bezug auf Kompressions=

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schwingungen jedoch steif und stark gedampft aufgehängt ist, wogegen für die kür«ere Feder (2) bzw, die Feder mit der kürzeren Laufzeit wenigstens eine Aufhängung vorgesehen lot, durch die der übertra^ungsbereioh der Feder auf Torsionssohwingungen oberhalb der Teilungefrequenz festgelegt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der der Antrieb der Schraubenfedern mittels elektrodynamischer Systeme,· beispielsweise über Drehmagnete erfolgt, und auch analoge Systeme für die Abnahme vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung für die Feder (1) mit der längeren Laufzeit ia wesentlichen aus einem Drahtstück (5) besteht, das in Bezug auf Torsionsschwingung©!* als weich zu bezeichnen ist, Korapressionsschwingungen jedoch einen großen Widerstand entgegensetzt, wobei wenigstens in einem Wandlersystem der Drehmagnet (3,4) in Kompressionocchwingungen unterdrückendes Schaumstoffmaterial (6) eingebettet ist, wogegen die Feder (2) mit der kürzeren Laufzeit ein- oder beidseitig über ein kurzes, steifes, die Federachse verlängerndes Drahtstück (7) aufgehängt ist, wobei die Drehmagnete ebenfalls in Schaumstoff gebettet sein können.

4* Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Antriebesystemen und bzw. oder vor den Abnahmeoystemen elektrische Filter (8,9,10,11) vorgesehen sind, von denen ein Teil gemeinsam mit der Feder (1) mit der längeren Laufzeit einen bis zur Qrenzfrequenz dieser

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Keder reichenden Durclilaßbereich aufweist, wogegen der andere Seil in Verbindung mit der kürzeren Feder (2) einen
Durchlaßbereich besitzt, der bei der Grenzfrequenz der lan· goren Feder beginnt und vorzugsweise bei der (Jronzfrequenz der kürzerem Peder (2) endet oder die Charakteristik eines Hochpasaes aufweist, dessen Grensfrequenz mit der Teilungsfrequenz angenähert übereinstimmt.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische und elektrische MaS-nahmen zur Prequensteilung gemeinsam vorgesehen sind.

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