DE3530205A1

DE3530205A1 - Mikrofonanlage mit variabler richtcharakteristik

Info

Publication number: DE3530205A1
Application number: DE19853530205
Authority: DE
Inventors: Makoto Sagamihara Kanagawa Iwahara; Maotaka Yamato Kanagawa Miyaji; Atsushi Sagamihara Kanagawa Sakamoto
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1986-03-06
Also published as: DE3530205C2; US4696043A

Description

Tn . IX /> Patentanwälte und

EDTKE - DUHLING - IVlNNE - CIRUFE Vertreter beim EPA

Γ> /■% Λ Dipl.-ifvg. H.Tiedtke

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Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe

c Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

23 .August 1985 DE 5119 / case G4-8520-MK

VICTOR COMPANY OF JAPAN, LIMITED YOKOHAMA, JAPAN

Mikrofonanlage mit variabler Richtcharakteristik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrofonanlage, und insbesondere auf eine Mikrofonanlage mit variabler Richtcharakteristik.

Es ist bekannt, ein Mikrofon mit variabler Richtcharakteristik zu bauen. Wegen der konstruktionsbedingten Schwierigkeit, bei einem Einzelmikrofon eine Richtwirkung bzw. Bündelung zu erzielen, ist der Bereich der veränderbaren Richtcharakteristik bei einem derartigen Einzelmikrofon jedoch stark eingeschränkt. Es entstand daher der Wunsch nach einem Mikrofon, dessen Einstellbereich bezüglich der veränderbaren Richtchrakteristik größer ist.

ORIGINAL INSPECTED

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Deutsche Bank (München) Kto. 2861060 Postscheckamt (München) Kto. 670-43-804

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrofonanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein größerer Bereich veränderbarer Richtcharakteristika erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Mikrofonanlage also eine Reihe ^q bzw. Anordnung von gleichmäßig beabstandeten Mikrofonen auf, wobei die Mikrofone in eine zentrale Unterreihe und zwei seitliche Unterreihen aufgeteilt sind, die zu beiden Seiten der zentralen Unterreihe angeordnet sind. Ein erstes Gewichtungsnetzwerk mit einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren prägt den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe dabei eine erste Gewichtungsfunktion ein. Zweite und dritte Gewichtungsnetzwerke mit ebenfalls einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren prägen den Ausgangssignalen der Mikrofone der jeweils entsprechenden seitlichen Unterreihe eine zweite bzw. dritte Gewichtungsfunktion ein. Die erste Gewichtungsfunktion entspricht dem zentralen Abschnitt der Gesamt-Gewichtungsfunktion, während die zweite und die dritte Gewichtungsfunktion deren Seitenabschnitten entspricht. Die Ausgangssignale „_ des ersten Gewichtungsnetzwerks werden in einem ersten Addierer, die des zweiten und dritten Netzwerks in einem zweiten Addierer zusammengefaßt bzw. summiert. Ein dritter Addierer faßt die Ausgangssignale des ersten und zweiten Addierers zusammen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Eine veränderbare Richtcharakteristik wird mit Hilfe einer Pegel-Einstellvorrichtung erzielt, die es erlaubt, den Pegel des Ausgangssignals des ersten Addierers in einer vorbestimmten Beziehung zum Pegel des Ausgangssignals des zweiten Addierers einzustellen.

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Eine akustische Ausschnittsvergrößerung (im folgenden als akustischer Zoomeffekt bezeichnet) wird dadurch erzielt, daß das Ausgangssignal des ersten Addierers nur minimal abgeschwächt oder über eine zweite Pegel-Einstellvorrichtung geleitet wird, die von einer niedrigen auf eine höhere Pegeleinstellung verstellt wird, während gleichzeitig die erste Pegel-Einstellvorrichtung von einer Nullauf eine höhere Pegeleinstellung verstellt wird. Ein solcher akustischer Zoomeffekt ist beispielsweise dann von ₁₍-j Vorteil, wenn in einem Fernsehbild eine Ausschnittsvergrößerung der Schallquelle gezeigt wird.

Um unerwünschte Aufzipfelungen oder Überhöhungen, die in Weitwinkel-Betriebsarten bei hohen Frequenzen auftreten,

,c zu vermeiden, besitzt das erste Gewichtungsnetzwerk vorzugsweise einen ersten Teil, der den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe eine erste Teilgewichtungsfunktion einprägt und die gewichteten Signale dem ersten Addierer zuführt, sowie einen zweiten Teil, der den

2Q Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe eine zweite Teilgewichtungsfunktion einprägt und die gewichteten Signale dem zweiten Addierer zuführt. Die erste Teilgewichtungsfunktion entspricht der eingebuchteten bzw. konvexen Gesamtfunktion, während die zweite zur ersten Teilgewichtungsfunktion komplementär ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von

Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung 30

näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Mikrofonanlage,

"original inspected

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Fig.2 den Kurvenverlauf von Hamming- und Hanning-Fenstern, die den Ausgangssignalen der Mikrofone eingeprägt werden,

Fig.3 den Kurvenverlauf weiterer verwendbarer Gewichtungsfunktionen,

Fig.4 die Abhängigkeit der Richtwirkung von einem ersten Verlauf der gegenseitigen ₁q Einstellung der in Fig.l gezeigten Potentiometer,

Fig.5 Gewichtungsfunktionen, die sich bei verschiedenen Potentiometer-Einstellungen gemäß Fig.4 ergeben,

Fig.6 die Abhängigkeit der Richtwirkung von einem zweiten Verlauf der gegenseitigen Einstellung der Potentiometer,

Fig.7 Gewichtungsfunktionen, die sich bei verschiedenen Potentiometer-Einstellungen gemäß Fig.6 ergeben,

j- Fig.8 die Abhängigkeit der Richtwirkung von

einem dritten Verlauf der gegenseitigen Einstellung der Potentiometer,

Fig.9 eine modifizierte Form des ersten

Ausführungsbeispiels der Mikrofonanlage,
3U

Fig.IQA, IQB und IOC die Abhängigkeit der Richtwirkung von verschiedenen gegenseitigen Einstellungen der Potentiometer gemäß Fig.9,

ORIGINAL INSPECTED

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Fig.11 das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Mikrofonanlage,

Fig.12 den Kurvenverlauf von Gewichtungsfunktionen, die den Signalen der in Fig. 11 gezeigten zentralen und seitlichen Mikrofone eingeprägt werden,

Fig.13 Gewichtungsfunktionen, die sich bei verschiedenen Einstellungen gemäß Fig.4 der in Fig. 11 gezeigten Potentiometer ergeben,

Fig.l4A und 14B Richtcharakteristik-Diagramme des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Pig.li,

Fig.15 den Frequenzgang der in den Fig.l u.ll gezeigten Korrekturschaltungen,

Fig.16 den Frequenzgang der in den Fig.l u.ll 20

gezeigten Ausführungsbeispiele der Mikrofonanlage,

Fig.17 das Blockschaltbild der Anordnung

einer alternativen Korrekturschaltung, und
25

Fig. 18 den Frequenzgang der in Fig.17 gezeigten Korrekturschaltung.

Fig.l zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Mikrofonanlage. Eine Mikrofonanlage 10 weist dabei eine gerade Reihe von gleichmäßig beabstandeten Mikrofonen auf, die in drei Gruppen aufgeteilt sind. Eine erste Gruppe oder Unterreihe

__ A weist Mikrofone Al bis An auf, die in der Mitte der 35

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Reihe angeordnet sind. Eine zweite Unterreihe B weist Mikrofone Bl bis Bm auf, die auf der einen Seite der zentralen Unterreihe A angeordnet sind, während eine dritte Unterreihe C Mikrofone Cl bis Cm aufweist, die auf der anderen Seite angeordnet sind. Die verwendeten Mikrofone können omnidirektionale bzw. Allrichtungsmikrofone sein. Vorzugsweise werden jedoch solche verwendet, die eine kardioidische (herzkurvenförmige) oder hyperkardioidische Richtcharakteristik haben. Bei Verwendung von Mikrofonen ^q mit Richtwirkung werden diese vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Mikrofonreihe ausgerichtet.

Die Ausgangssignale der zentralen Mikrofone Al bis An werden jeweils entsprechenden Gewichtungselementen 11-1 bis 11-n eines Zentrum-Gewichtungsnetzwerks 11 zugeführt. Die Ausgangssignale der seitlichen Mikrofone Bl bis Bm werden den zugeordneten Gewichtungselementen 12-1 bis
12-m eines Seiten-Gewichtungsnetzwerks 12 zugeführt. In entsprechender Weise werden die Ausgangssignale der seitliehen Mikrofone Cl bis Cm den zugeordneten Gewichtungselementen 13-1 bis 13-m eines weiteren Seiten-Gewichtungsnetzwerks 13 zugeführt. Die einzelnen Gewichtungselemente jedes Gewichtungsnetzwerks haben eine besondere Gewichtungsfunktion, die sie den Ausgangssignalen der Mikrofone der zugeordneten Unterreihe einprägen. Vorzugsweise wird eine als "Hamming-Fenster" bekannte Gewichtungsfunktion eingeprägt bzw. die Ausgangssignale entsprechend dieser Funktion so gewichtet, daß die Ausgangssignale der Gewichtungselemente der Netzwerke 11, 12 und 13 bei einem vorgegebenen Lautstärke-Eingangspegel einen der zwei in

Fig.2 gezeigten Kurvenverläufe 14 oder 15 annehmen. Jede der beiden Hamming-Fensterkurven nimmt, ausgehend von ihrem Zentrum, symmetrisch bis zu einem vorgegebenen Empfindlichkeitsfaktor bzw. Dämpfungfaktor ab, und zwar mit _OI_ einer Steigung, die von ihrer jeweiligen Hamming-

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Funktion bestimmt wird. Die Gewichtungsfaktoren Ka₁ bis Ka_n der Elemente 11-1 bis 11-n modifizieren daher die Ausgangssignale der zentralen Mikrofone Al bis An so, daß ζ.B der zentrale Bereich des Hamming-Fensters 14 gebildet wird, während die Gewichtungsfaktoren Kb₁ bis Kb_m der Elemente 12-1 bis 12-m die Ausgangssignale der seitlichen Mikrofone Bl bis Bm so modifizieren, daß der rechte Seitenbereich des Hamming-Fensters 14 gebildet wird. In gleicher Weise modifizieren die Gewichtungsfaktoren Kc₁ bis ^Kcm ^^er Elemente 13-1 bis 13-m die Ausgangssignale der seitlichen Mikrofone Cl bis Cm so, daß der rechte Seitenbereich des Hamming-Fensters 14 gebildet bzw. dem Ausgangssignal eingeprägt wird.

je Bei Anwendungsfällen, bei denen kleine Aufzipfelungen mit mäßigen Empfindlichkeiten gewünscht sind, kann der Empfindlichkeitsfaktor des Hamming-Fensters im Bereich zwischen 0 und 0,7 ausgewählt werden (wobei die Gewichtungsfunktion für den Empfindlichkeitsfaktor 0 in die Kurve 16, das sogenannte "Hanning-Fenster" übergeht). Aus praktischen Gesichtspunkten ist die in Fig.3 gezeigte Dreiecks-Gewichtungsfunktion 17 ebenfalls nützlich. Auch die Halbkreis-Gewichtungsfunktion 18 ist verwenbar. In Fällen, bei denen es vor allem auf die Empfindlichkeit ankommt, kann die Rechteck-Gewichtungsfunktion oder das Rechteck-Fenster 19 verwendet werden.

Die individuell gewichteten Mikrofon-Ausgangssignale des Zentrum-Gewichtungsnetzwerks 11 werden in einem Summier_n verstärker oder Addierer 20 zusammengefaßt und über einen einstellbaren Widerstand oder Potentiometer VRl dem ersten Eingang eines Addierers 23 zugeführt. Genauso werden die individuell gewichteten Mikrofon-Ausgangssignale der Seiten-Gewichtungsnetzwerke 12 und 13 in einem Addierer 21

__ zusammengefaßt und einer Frequenz-Korrekturschaltung bzw. ob

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einem Equalizer 22 zugeführt, dessen Funktion später beschrieben wird. Das Ausgangssignal des Equalizers 22 wird über ein zweites Potentiometer VR2 dem zweiten Eingang des Addierers 23 zugeführt. Die Aufgabe der Potentiometer VRl und VR2 ist es, den Ausgangspegel der zusammengefaßten Zentralmikrofonsignale aus dem Addierer 20 in Bezug auf den Ausgangspegel der zusammengefaßten Seitenmikrofonsignale aus dem Addierer 21 gleichförmig zu verändern, um auf diese Weise einen veränderbaren Fokus-

₁₍~, sierungseffekt bzw. eine variable Richtcharakteristik der Mikrofonanlage 10 zu erreichen. Zu diesem Zweck werden die Potentiometer VRl und VR2 in einer vorbestimmten gegenseitigen Beziehung (beispielsweise mechanisch) miteinander gekoppelt. Die entsprechend kombinierten Ausgangssignale der Addierer 20 und 21 werden im Addierer 23 summiert und einem Ausgangsanschluss 24 zugeführt.

Die Potentiometer VRl und VR2 sind zur Veränderung ihrer Ausgangspegel so miteinander gekoppelt, wie es in den Fig. 4 bis 8 gezeigt ist. Gemäß Fig.4 sind die Potentiometer VRl und VR2 beispielsweise so gekoppelt, daß sich ihre Ausgangssignalpegel bei einem vorgegebenem Eingangssignalpegel gegenläufig bzw. komplementär ändern, wodurch die Richtcharakteristik entsprechend der angegebenen Richtwirkungsskala von weitwinklig (= praktisch keine Richtwirkung) bis hin zu gebündelt (= starke Richtwirkung) verändert wird. Wenn der Ausgangssignal des Potentiometers VRl den höchsten Pegel (1) hat, hat das Ausgangssignal des Potentiometers VR2 demzufolge den niedrigsten bzw. NuIl-

pegel (0). In diesem Fall wird das Signal am Ausgangsan-30

Schluss 24 allein von den Signalen der zentralen Mikrofone Al bis An abgeleitet, die die in der Fig.5 gezeigte Funktion 25 beschreiben, welche dem zentralen Bereich des Hamming-Fensters entspricht. Der Winkel des Empfindlichkeitsbereichs der Mikrofonanlage 10 ist daher breit bzw.

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die Richtcharakteristik weitwinklig, so daß sie Schall empfangen kann, der aus allen Richtungen (beispielsweise von einer Theaterbühne) kommt.

Wenn die Potentiometer VRl und VR2 in Richtung zunehmender Bündelung gemäß der Richtwirkungsskala verstellt werden, nimmt die Richtwirkung der Mikrofonanlage 10 solange zu, bis die Potentiometer die gleiche (Mitten-) Einstellung erreicht haben. In letzterem Fall beschreiben die gewich-

IQ teten Signale der zentralen und seitlichen Mikrofone eine Funktion 26, die dem gesamten Hamming-Fenster entspricht, wobei ihr höchster Pegel niedriger als der höchste Pegel der Funktion 25 ist. Diese "Scharfeinstellung" oder gebündelte Richtcharakteristik bewirkt, daß nur derjenige

.. p. Schall empfangen werden kann, der aus dem Zentrumsbereich des Aufnahmeorts kommt. Wenn die Potentiometer hingegen auf die Mitte der Skala eingestellt werden, ist eine mittlere Richtwirkung erzielbar. In diesem Fall beschreiben die Signale der zentralen Mikrofone eine Funktion 27, deren höchster Pegel zwischen dem höchsten Pegel der Funktion 25 und 26 liegt, während die Signale der linken und rechten Seitenmikrofone Funktionen 28 und 29 beschreiben, deren höchster Pegel niedriger ist als der höchste Pegel des entsprechenden Teils der Funktion 26.

Ein akustischer Zoomeffekt ist erzielbar, indem die Potentiometer VRl und VR2 so miteinander gekoppelt werden, wie es in Fig.6 gezeigt ist. Bei einer derartigen Koppelung und vorgegebenen Eingangspegeln wird das Potentiometer VRl über die gesamte Richtwirkungsskala hin auf konstantem U

Maximalpegel (1) gehalten, während das Potentiometer VR2 vom niedrigsten oder Nullpegel (0) bis zum Maximalpegel (1) linear einstellbar. Am weitwinkligen Ende der Skala ist das Ausgangssignal des Potentiometers VR2 Null, so daß nur die gewichteten Signale der zentralen Mikrofone am

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Ausgangsanschluss 24 erscheinen können und eine Funktion 30 gemäß Fig.7 beschreiben. Am gebündelten Ende der Skala werden die Signale der zentralen und seitlichen Mikrofone nur minimal bzw. nicht abgeschwächt und beschreiben daher eine Funktion 31, die identisch mit dem Hamming-Fenster ist, das ursprünglich mittels der Gewichtungsnetzwerke 11, 12 und 13 eingeprägt wurde. Wenn der Empfindlichkeitswinkel während der Veränderung der Einstellung zur größten Bündelung hin verengt wird, nimmt die Gesamtenergie des

,Q Signals am Ausgangsanschluss 24 zu. Dies vermittelt den Fernsehzuschauern den physiologischen Lautstärkeeindruck, daß die erfasste(n) Schallquelle(n) mit zunehmender Richtwirkung näher auf sie zukommt(en), wenn das Bild der erfassten Schallquelle(n) gleichzeitig auf dem Bildschirm

,r in einer Ausschnittsvergrößerung herangeholt wird. In der Mittelstellung des Potentiometers VR2 beschreiben die Signale der zentralen Mikrofone eine Funktion 32 und die der seitlichen Mikrofone Funktionen 33 und 34.

Ein verstärkter akustischer Zoomeffekt kann erzielt werden, indem die in Fig. 6 gezeigte gegenseitige Koppelung der Potentiometer so gemäß Fig. 8 verändert wird, daß das Potentiometer VRl von einem beliebigen, zwischen dem minimalen und maximalen Pegel liegenden Pegel am weitwinkligen Ende der Skala linear bis zum maximalen Pegel am rechten Ende der Skala veränderbar ist. In diesem Fall beschreiben die Signale der zentralen Mikrofone eine Funktion 30a, die niedrigere Pegel aufweist als die Funktion 30. In der mittleren Potentiometereinstellung beschreiben die Signale der zentralen Mikrofone eine Funktion 32a, die ebenfalls niedrigere Pegel hat als die Funktion 32.

Die Anordnung der Potentiometer VRl und VR2 kann so geändert werden, wie es in Fig.9 gezeigt ist. Bei dieser Abwandlung ist ein Potentiometer VRO mit dem Ausgang des

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Addierers 23 verbunden. Die Richtcharakteristik der Mikrofonanlage 10 kann verändert werden, indem die Potentiometer VRO und VR2 mit solchen gegenseitigen Beziehung oder Kopplungen eingestellt werden, wie sie in den Fig. 1OA, 1OB und IOC gezeigt sind. Die in Fig.1OA gezeigte Kopplung entspricht der der Fig.4, während die in den Fig. 1OB und IOC gezeigten Kopplungen denen der Fig.6 bzw. 8 entsprechen .

IQ Fig.11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Mikrofonanlage. Dieses unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch ein erstes (40) und zweites Gewichtungsnetzwerk 41, die den Ausgangssignalen der zentralen Mikrofone jeweils eine komplementäre Hamming-Fensterfunktion einprägen. Das erste Gewichtungsnetzwerk 40 weist einzelne Gewichtungselemente 40-1 bis 40-n auf, die jeweils Gewichtungsfaktoren Kd₁ bis Kd_n haben. Das zweite Gewichtungsnetzwerk 41 weist Gewichtungselemente 41-1 bis 41-n mit Gewichtungsfaktoren Ke₁ bis Ke_n auf, die den Gewichtungs-

_₀ faktoren Kd₁ bis Kd_n entsprechen. Die Ausgangssignale der zentralen Mikrofone Al bis An werden über die zugeordneten Gewichtungselemente 40-1 bis 40-n dem Addierer 20 und über die Gewichtungselemente 41-1 bis 41-n dem Addierer 21 zugeführt.

Wie aus der Fig.12 zu erkennen ist prägen die Gewichtungsnetzwerke 12 und 13 den Ausgangssignalen der seitlichen Mikrofon-Unterreihen B und C die seitlichen Abschnitte eines Hamming-Fensters 42 ein. Die Gewichtungsfaktoren Kd₁ bis Kd_n des ersten Gewichtungsnetzwerks 40 beschreiben ein Hamming-Fenster 43, das dem Hamming--Fenster 42 ähnlich ist. Die Gewichtungsfaktoren Ke₁ bis Ke_n des zweiten Gewichtungsnetzwerks 41 hingegen beschreiben eine Funktion 44, die zum Hamming-Fenster 42 derart komplementär ist, daß die kombinierten oder addierten

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Gewichtungsfaktoren Kd des ersten Gewichtungsnetzwerks 40 und die zugeordneten Gewichtungsfaktoren Ke des zweiten Netzwerks 41 eine Funktion beschreiben, die den zentralen Abschnitt des Hamming-Fensters 42 bildet, welcher in Fig.12 mit einer gestrichelten Kurve 42a angedeutet ist.

Wenn die Potentiometer VRl und VR2 gemäß Fig.4 gekoppelt und auf das weitwinklige Ende der Skala eingestellt sind, beschreiben die Signale der zentralen Mikrofone eine in 2Q Fig. 13 gezeigte Hamming-Fensterfunktion 45, während die Signale aller Mikrofone eine Funktion 46 beschreiben, wenn die Potentiometer auf das andere Ende der Skala eingestellt sind. Die Mittelstellung der Potentiometer ergibt eine Funktion 47.

Dadurch, daß die Signale der zentralen Mikrofone doppelt gewichtet werden, wird erreicht, daß unerwünschte Aufzipfelungen oder Überhöhungen unterdrückt werden, die andernfalls in höheren Frequenzbereichen des Tonspektrums

auftreten könnten, wenn die Potentiometer auf das weit-20

winklige Ende der Richtwirkungsskala eingestellt sind.

Für das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig.11 können auch Gewichtungsfaktoren verwendet werden, die eine andere

Fensterfunktion beschreiben, wie z.B. ein Hanning-Fenster 25

oder eine dreickige Fensterfunktion.

Fig.l4A zeigt Richtcharakteristik-Diagramme der Mikrofonanlage 10 gemäß Fig.11 für eine Frequenz von 1 kHz. Zur

Messung wurden 81 Mikrofone mit Kardioid-Charakteristik in 30

einem Abstand von 14,2 mm angeordnet, wobei 7 Mikrofone im Zentrum der Reihe als zentrale Mikrofone und jeweils 37 Mikrofone auf jeder Seite der zentralen Mikrofone angeordnet wurden. Kurven B, M und S zeigen die jeweilige Rieht-

__ charakteristik bei Einstellung der Potentiometer nach

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Fig.4 auf "weitwinklig" (B), "mittel" (M) und "gebündelt" (S). Die Fig.l4B zeigt ein Richtcharakteristik-Diagramm derselben Mikrofonanlage für eine Frequenz von 5 kHz bei Einstellung der Potentiometer auf "weitwinklig" (B) und "gebündelt" (S). Zu Vergleichszwecken ist darüberhinaus die entsprechende "weitwinklige" Kurve B¹ (gestrichelt) des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig.l wiedergegeben. Es ist zu erkennen, daß die Richtcharakteristik gemäß der Kurve B¹ unerwünschte Überhöhungs-Komponenten aufweist, Q die daurch beseitigt werden können, daß den Signalen der zentralen Mikrofone die konvexe Gewichtungsfunktion (vgl. Fig.12) eingeprägt wird. Diese bildet eine konvexe oder eingebuchtete Gesamt-Gewichtungsfunktion, wenn sie mit der den Signalen der seitlichen Mikrofone eingeprägten Ge-

2g wichtungsfunktion kombiniert wird.

Aufgrund der Tatsache, daß die einzelnen Mikrofone unterschiedliche Frequenzgänge im höheren Frequenzbereich haben, erhält man einen zu den Höhen hin weiter abfallen-

2Q den Frequenzgang, wenn die Mikrofonanlage 10 auf "gebündelt" eingestellt ist, als bei Einstellung auf "weitwinklig". Der in den Fig.l und 11 gezeigte Equalizer 22 hat daher die Aufgabe, die Frequenzgänge im höheren Frequenzbereich bei beiden Einstellungen auszugleichen und einen flachen bzw. ausgeglichenen Frequenzgang über das ganze Tonspektrum sicherzustellen. Fig.15 zeigt den Frequenzgang des Equalizers 22. Es ist zu erkennen, daß der Equalizer 22 die Signale oberhalb 5 kHz betont bzw. deren Pegel anhebt. Dadurch, daß der Equalizers 22 dem

Ausgang des Addierers 21 nachgeschaltet ist, wird er-30

reicht, daß im Hochtonbereich der Frequenzgang derjenigen Signale, die zur Richtwirkung der Mikrofonanlage 10 beitragen, gegenüber denjenigen Signalen angehoben wird, die zur Weitwinkel-Charakteristik beitragen, wodurch die

Mikrofonanlage 10 schließlich den in Fig.16 gezeigten 35

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Frequenzgang aufweist. Wie aus den Kurven B und S ersichtlich ist, sind die Frequenzgänge der Mikrofonanlage bei Einstellung auf "weitwinklig" (B) und "gebündelt" (S) im wesentlichen ausgeglichen. Alternativ ist es möglich, einen Equalizer 50 gemäß Fig. 17 dem Ausgang des Addierers 20 nachzuschalten. Dieser Equalizer hat im Hochtonbereich dementsprechend den in Fig.18 gezeigten Frequenzgang, der im Gegensatz zum Frequenzgang des Equalizers 22 in den hohen Frequenzen nach unten abfällt.

Offenbart ist eine Mikrofonanlage, die eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten Mikrofonen aufweist, wobei die Mikrofone in eine zentrale Unterreihe und zwei seitliche Unterreihen aufgeteilt sind, die zu beiden Seiten der

2g zentralen Unterreihe angeordnet sind. Ein erstes Gewichtungsnetzwerk mit einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren prägt den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe eine erste Gewichtungsfunktion ein. Zweite und dritte Netzwerke mit einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren prägen den Ausgangssignalen der Mikrofone der entsprechenden seitlichen Unterreihe eine zweite bzw. dritte Gewichtungsfunktion ein. Die erste Gewichtungsfunktion entspricht dem zentralen Abschnitt der Gesamt-Gewichtungsfunktion, während die zweite und die dritte Gewichtungs-_K funktion deren Seitenabschnitten entspricht. Die Ausgangssignale des ersten Gewichtungsnetzwerks werden in einem ersten Addierer, die des zweiten und dritten Netzwerks in einem zweiten Addierer summiert. Ein dritter Addierer faßt die Ausgangssignale des ersten und zweiten Addierers zusammen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Eine veränder-

bare Richtcharakteristik wird mit Hilfe einer Pegel-Einstel!vorrichtung erzielt, die es erlaubt, den Pegel des Ausgangssignals des ersten Addierers in einer vorbestimmten Beziehung zum Pegel des Ausgangssignals des zweiten

__ Addierers einzustellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

11)jMikrofonanlage mit variabler Richtcharakteristik und einer Reihe aus Mikrofonen, die in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind,

gekennzeichnet durch \

eine zentrale Unterreihe (A) und zwei seitliche Unterreihen (B,C), in die die Mikrofonreihe aufgeteilt ist, wobei jeweils eine seitliche Unterreihe auf jeder Seite der zentralen Unterreihe angeordnet ist,

ein erstes Gewichtungsnetzwerk (11; 40,41) mit einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren, das den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe (A) eine erste Gewichtungsfunktion einprägt, sowie zweite und dritte Gewichtungsnetzwerke (12,13) mit jeweils einer Vielzahl von Gewichtungsfaktoren, die den Ausgangssignalen der Mikrofone der entsprechenden seitlichen Unterreihen (B,C)

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zweite und dritte Gewichtungsfunktionen einprägen, wobei die erste Gewichtungsfunktion dem zentralen Abschnitt und die zweite und dritte Gewichtungsfunktion dem jeweiligen seitlichen Abschnitt einer Gesamtfunktion entspricht,
einen ersten Addierer (20) zum Auf summieren der Ausgangssignale des ersten Gewichtungsnetzwerks (11), einen zweiten Addierer (21) zum Auf summieren der Ausgangssignale des zweiten und dritten Gewichtungsnetzwerks (12,13), sowie einen dritten Addierer (23) zum Aufsummieren der Ausgangssignale des ersten (20) und zweiten Addierers (21), um ein Ausgangssignal zu erzeugen, sowie
eine Pegeleinstellvorrichtung (VR2) zum Einstellen des Pegels des Ausgangssignals des zweiten Addierers (21) in einer vorbestimmten Beziehung zum Pegel des

2g Ausgangssignals des ersten Addieres (20), um eine variable Richtcharakteristik zu schaffen.

2) Mikrofonanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Gesamtfunktion ein rechteckiges Fenster ist.

3) Mikrofonanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesamtfunktion eine konvexe Kurve ist.

4) Mikrofonanlage nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,
daß die konvexe Kurve ein Hamming-Fenster ist.

5) Mikrofonanlage nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,
daß die konvexe Kurve ein Hanning-Fenster ist.

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6) Mikrofonanlage nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Kurve ein dreieckiges Fenster ist.

7) Mikrofonanlage nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

eine zweite Pegeleinstellvorrichtung (VRl), um den Pegel des Ausgangssignals des ersten Addierers (20) in einer vorbestimmten Beziehung zur Einstellung der ersten PegeljQ einstellvorrichtung (VR2) einzustellen.

8) Mikrofonanlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Pegel einstellvorrichtung (VRl, VR2) komplementär zueinander einstellbar sind.

9) Mikrofonanlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pegeleinstellvorrichtung (VR2) zwischen _o_ einer Niedrig- und einer Hochpegeleinstellung veränderbar ist und daß die zweite Pegeleinstellvorrichtung (VRl) zwischen einer Null- und der Hochpegeleinstellung veränderbar ist.

10) Mikrofonanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewichtungsnetzwerk (40,41) einen ersten Teil (40) aufweist, um den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe (A) eine erste Teilgewichtungs-

funktion, die der konvexen Gesamtfunktion ähnlich ist, 30

einzuprägen und die gewichteten Signale dem ersten Addierer (20) zuzuführen,

sowie einen zweiten Teil (41) aufweist, um den Ausgangssignalen der Mikrofone der zentralen Unterreihe (A) eine zweite Teilgewichtungsfunktion, die komplementär zur

ORIGINAL INSPECTED

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ersten ist, einzuprägen und die gewichteten Signale dem zweiten Addierer (21) zuzuführen.

11) Mikrofonanlage nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilgewichtungsfunktion ein Hamming- oder ein Hanning-Fenster ist.

12) Mikrofonanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, IQ gekennzeichnet durch eine Frequenz-Korrekturschaltung (22), die den Hochton-Frequenzgang der Ausgangssignale des ersten und zweiten Addierers (20,21) glättet.

,,- 13) Mikrofonanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikrofon der Reihe eine unidirektionale Empfindlichkeit hat.

2Q 14) Mikrofonanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, da/3 die zentrale Unterreihe (A) mindestens drei Mikrofone aufweist.

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