DE3330698C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine phasengesteuerte Tonaufnehmer­ einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige phasengesteuerte Tonaufnehmereinrichtungen sind elektronisch mit hohem Präzisionsgrad steuerbar und besitzen scharfe Richtcharakteristik.

Richtmikrofone mit hoher Richtcharakteristik finden in ver­ schiedenen Einsatzgebieten insbesondere dort breite Anwen­ dung, wo eine spezielle Schallquelle korrekt angepeilt wer­ den muß. Unter bestimmten Umständen ist es dabei erwünscht, daß das Mikrofon selbst stationär bleibt, während die Empfindlichkeitsrichtung auf eine gewünschte Schallquelle eingestellt werden kann.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende, im Ultraschallbereich arbeitende Tonaufnehmereinrichtung ist aus der DE-AS 26 51 786 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Ultraschallgerät sind mehrere Ultraschallmikrofone über Ver­ zögerungsleitungen variabler Verzögerungszeit miteinander verbunden, wobei durch Steuerung der Größe der jeweiligen Verzögerungen die Richtung der Hauptkeule des ausgesandten und empfangenen Strahls in einem größeren Winkelbereich variierbar ist. Bei dem bekannten System erhält der Benutzer allerdings keinerlei Informationen über die Richtung, in die die Hauptkeule gerade verschwenkt ist.

Auch aus der DE-OS 30 23 386 ist ein Ultraschallgerät mit mehreren Ultraschallwandlern bekannt, bei dem die Winkellage des Ultraschallstrahls mittels Verzögerungsschaltungen steuerbar ist. Auch dort ist keine Anzeige der Richtung der Ultraschallaussendung vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße phasengesteuerte Tonaufnehmereinrichtung mit präziser elektronischer Steuerbarkeit und hoher Richtcharakteristik zu schaffen, bei der die Richtung der Hauptkeule im abtast­ baren Aufnahmebereich der Tonaufnehmereinrichtung anzeigbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen phasengesteuerten Tonaufnehmerein­ richtung ist somit der Winkelbereich, in dem die Hauptkeule steuerbar ist, optisch darstellbar, wobei zusätzlich eine Anzeige der Richtung der Hauptkeule durch Darstellung eines Peilanzeigers oder eines entsprechenden Zahlenwerts dargebo­ ten wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patent­ anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels der phasengesteuerten Tonaufneh­ mereinrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der phasengesteuerten Tonauf­ nehmereinrichtung,

Fig. 3 eine Darstellung der Einzelheiten der in Fig. 2 gezeigten digitalen Verzögerungsschaltung,

Fig. 4 eine Darstellung von Verzögerungssteuerdaten und Peilanzeiger-Steuerdaten, bezogen auf Steuer­ winkel, und

Fig. 5 eine Darstellung der Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Kursor-, d. h. Peilanzeiger-Generators.

In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der phasengesteuerten Tonaufnehmereinrichtung dargestellt. Die Tonaufnehmereinrichtung weist allgemein eine ferngesteuerte Mikrofon­ anordnung 1 mit einer auf einem bewegbaren Träger 3 ange­ brachten Anordnung von Richtmikrofonen, im folgenden Mikrofoneinheit 2 genannt, und einer auf der Mikrofonein­ heit 2 angebrachten Fernsehkamera 4 auf. Die Mikrofonein­ heit 2 ist zur bestmöglichen Verringerung der Auswirkungen ihres Vorhandenseins auf die Ausbreitung von Schallwellen mit einem Gitter 2 a bedeckt. Eine elektronische Steuerein­ heit 5 ist mit der Mikrofoneinheit 2 und der Fernsehkamera 4 über ein Kabel 6 gekoppelt. Weiterhin ist ein Fernseh­ monitor (Anzeigeeinrichtung) 7 vorhanden, der mit der Steuereinheit 5 über ein Kabel 8 gekoppelt und auf einer Konsole 9 mit einem Steuerpotentiometer 10 angeordnet ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Mikrofoneinheit 2 eine lineare Anordnung von entlang der Länge der Anord­ nung in gleichen Abständen angeordneten Mikrofonen A ₁ bis A _n auf. Das Empfindlichkeitsmuster bzw. die Richt­ charakteristik jedes Mikrofons ist in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Anordnung orientiert.

Die Steuereinheit 5 weist eine Mehrzahl von Schaltern S ₁ bis S _n und eine Verzögerungsleitung mit mehreren An­ schlüssen auf, die aus einer Vielzahl von miteinander in Reihe geschalteten 4-Bit-Verzöge­ rungsschaltungen D ₁ bis D _{n - 1} mit Abgriffen, d. h. Anschlüs­ sen T ₁ bis T _n gebildet ist. Der Anschluß T ₁ ist mit dem Eingang der Verzögerungsschaltung D ₁ und der Anschluß T _n mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung D _{n - 1} verbun­ den, während die Anschlüsse T ₂ bis T _{n - 1} in entsprechender Weise mit den Verbindungspunkten zwischen aufeinanderfol­ genden Verzögerungsschaltungen verbunden sind. Jeder der Schalter S ₁ bis S _n weist einen bewegbaren Kontakt auf, der entsprechend einem über eine Leitung 11 zugeführ­ ten Schaltsteuersignal selektiv entweder mit einem rechts­ seitigen, d. h. rechten Anschluß R oder einem linksseitigen, d. h. linken Anschluß L gekoppelt ist. Die linken Anschlüsse L der Schalter S ₁ bis S _n sind in entsprechender Reihenfolge mit den Anschlüssen T ₁ bis T _n und die rechten Anschlüsse R der Schalter S ₁ bis S _n in entsprechender Reihenfolge mit den Anschlüssen T _n bisT ₁ verbunden.

Das Steuerpotentiometer 10 ist zur Erzeugung einer einstellbaren Spannung für einen Analog-/Digi­ tal-Wandler 12 zwischen eine Gleichspannungsversorgungs­ quelle und Massepotential geschaltet. Der Analog-/Digital- Wandler 12 setzt das Spannungssignal in einen 8-Bit-­ Digitalcode um, der somit das Spannungssignal mit einer Auflösung von 256 diskreten Werten darstellt. Dieser 8-Bit-Steuer-Digitalcode wird einer digitalen Verzögerungssteuerschaltung 13 zugeführt, in der der 8-Bit-Steuercode in ein 4-Bit-Verzögerungssteuer­ signal für die Zuführung zu den Verzögerungsschaltungen D ₁ bis D _{n - 1} sowe in ein 1-Bit-Schaltsteuersignal für die Zuführung zu den Schal­ tern S ₁ bis S _n umgesetzt wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist jede Verzögerungsschaltung vier Verzögerungselemente D _a , D _b , D _c und D _d mit Verzögerungs­ zeiten t, 2 t, 4 t und 8 t (wobei t einer Verzögerungszeit­ einheit entspricht) sowie Schalter S _a , S _b , S _c und S _d auf. Die Verzögerungselemente D _a bis D _d sind in Reihe zwischen benachbarte Anschlüsse T _r und T _{r + 1} geschaltet und werden entsprechend den einzelnen Bitstellen des 4-Bit-Verzögerungssteuersignals über die entsprechenden Schalter S _a bis S _d kurzgeschlossen.

Die Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen D ₁ bis D _{n - 1} werden über das 4-Bit-Verzögerungssteuersignal in einem Bereich von 16 diskreten Stufen gleichzeitig gesteuert. Sind alle Schalter S ₁ bis S _n auf die linken Anschlüsse L umgeschaltet und alle Verzögerungsschaltungen auf eine gegebene Verzögerungszeit eingestellt, so durch­ läuft das auf das Mikrofon A ₁ ermittelte Signal alle Verzögerungsschaltungen, während das vom Mikrofon A ₂ abgegebene Signal die Verzögerungsschaltungen D ₂ bis D _{n - 1} passiert und das vom Mikrofon A _n abgegebene Signal direkt einem Ausgangsanschluß 14 zugeführt wird. Damit wird dem vom Mikrofon A ₁ abgegebenen Signal eine maximale Verzögerung aufgeprägt, während das vom Mikrofon A _n abge­ gebene Signal minimal verzögert wird.

Sind alle Schalter S ₁ bis S _n auf die rechten Anschlüsse R umgeschaltet, so erhält das vom Mikrofon A ₁ abgegebene Signal eine minimale Verzögerung, während das vom Mikrofon A _n abgegebene Signal maximal verzögert wird. Damit werden die von den Mikrofonen A ₁ bis A _n abgegebenen Signale um inkrementale Beträge verzögert und am Ausgangsanschluß 14 mit einer gewünschten Phasenbeziehung zusammengefaßt, die durch die Größe der durch jede der Verzögerungsschal­ tungen bewirkten inkrementalen Verzö­ gerung bestimmt ist. Ist die Gesamtverzögerung gleich 0, so ist die als Hauptkeule bekannte Gesamtrichtcharakteristik der Mikrofoneinheit 2 in einer Bezugsrichtung orientiert, die senkrecht zur Längsrichtung zur Mikrofoneinheit 2 verläuft und als Nullwinkellage gilt.

Sind alle Schalter S ₁ bis S _n auf die linken Anschlüsse L umgeschaltet, so bewirkt eine von 0 abweichende Verände­ rung der inkrementalen Verzögerung eine im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Verdrehung der Hauptkeule von der Nullwin­ kellage bis zu einer 90° hiervon abweichenden Lage. Sind demge­ genüber die Schalter S₁ bis S _n auf die rechten Anschlüsse R umgeschaltet, so bewirkt eine von 0 abweichende Verände­ rung der inkrementalen Verzögerung eine im Uhrzeigersinn erfolgende Verdrehung der Hauptkeule von der Nullwinkella­ ge bis zu einer hiervon 90° abweichenden Lage, so daß die Hauptkeule insgesamt in einem Bereich von 180° steuerbar ist.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Tonaufneh­ mereinrichtung ist der Steuerwinkel der Hauptkeule für jede Seite bzw. jeden Bereich seitlich der Nullwinkellage in jeweils 16 Inkremente unterteilt, denen 16 Gruppen von 8-Bit-Codes zugeordnet sind, die wiederum, wie in Fig. 4 dargestellt, durch das 4-Bit-Verzögerungs­ signal dargestellt werden. Der Binärzustand des Schalt­ steuersignals ist "Null", wenn die Richtcharakteristik nach links gesteuert wird, und "1", wenn die Richtcharak­ teristik nach rechts verlagert wird.

Zur Erleichterung der Präzisionssteuerung der Hauptkeule weist die Tonaufnehmereinrichtung einen Kursor-, d. h. Peilanzeiger-Generator 15, einen Zeichengenerator 16 und eine Verknüpfungseinrichtung 17 auf. Wie in Fig. 5 dargestellt, enthält der Peilanzeiger-Gene­ rator 15 einen Binärzähler 18, der von dem Fernsehmonitor 7 zugeführte Taktimpulse zählt und ein binäres Ausgangs­ signal erzeugt, das in Abhängigkeit von einem ebenfalls von dem Fernsehmonitor 7 zugeführten Horizontalsynchroni­ sierimpuls auf "Null" zurückgesetzt wird. Ein Festwert­ speicher 19 speichert die in Fig. 4 gezeigten Peilanzei­ ger-Steuerdaten in Speicherplätzen, die als Funktion des 4-Bit-Verzögerungssteuersignals und des 1-Bit-Schalt­ steuersignals adressierbar sind. Ein Koinzidenz-Detektor 20 vergleicht das binäre Ausgangssignal des Zählers 18 mit den aus dem Festwertspeicher 19 ausgelesenen Daten, um eine Übereinstimmung zwischen diesen zu ermitteln. Mit dem Ausgang des Koinzidenz-Detektors 20 ist ein mono­ stabiler Multivibrator, d. h. eine monostabile Kippstufe 21 zur Erzeugung eines Peilanzeiger-Impulses gekoppelt. Die Wiederholfrequenz der dem Zähler 18 zugeführten Takt­ impulse ist 256mal höher als die der Horizontalsynchro­ nisierimpulse.

Der Zeichengenerator 16 ist durch eine bekannte integrierte Schal­ tung gebildet, die als Fernsehkanalzahl- und Zeit-Anzeigeschaltung dienen kann. Der Zeichengene­ rator 16 empfängt das 4-Bit-Verzögerungssignal und das 1-Bit-Schaltsignal der Verzögerungssteuerschaltung 13 und erzeugt ein die Winkellage des Peilanzeigers darstellendes Binärsignal.

Der Peilanzeiger-Impuls und das Signal des Zeichengenerators 16 werden in der Verknüpfungseinrichtung 17 mit dem Video­ signal der Fernsehkamera 4 kombiniert bzw. zusammengefaßt und dem Fernsehmonitor 7 zugeführt, so daß der Peilanzei­ ger, wie in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 22 veranschau­ licht ist, als schmale vertikale Linie in einer von 24 Positionen entlang einer gegebenen horizontalen Linie auf dem Monitorschirm erscheint. Die Fernsehkamera 4 hat ein im wesentlichen den Bereich von 43° nach jeder Seite der Nullwinkellage abdeckendes Gesichtsfeld. Da der Peilanzeiger als Funktion desselben Verzögerungssteuersignals, das der mit Anschlüssen verse­ henen Verzögerungsleitung zugeführt wird, erzeugt wird, zeigt der Peilanzeiger diejenige Richtung an, in die die Hauptkeule gerichtet ist. Die Winkellage wird, wie in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 23 veranschaulicht ist, auf dem Monitorschirm als Zahl angegeben.

Mit Hilfe des Peilanzeigers und der numerischen Winkella­ gedaten läßt sich die Hauptkeule der Tonaufnehmereinrichtung in einfacher Weise mit hohem Präzisionsgrad auf eine gewünschte Schall- bzw. Tonquelle steuern, d. h. ausrichten.

Die beschriebene phasengesteuerte Tonaufnehmereinrichtung weist somit eine Anordnung von Richtmikrofonen auf, die in eine vorgegebene Richtung gleich orientierte individu­ elle Richtcharakteristiken besitzen. Die Richtcharakteri­ stiken der Mikrofone vereinigen sich zur Hauptkeule der Anordnung. Mehrere variable Verzögerungsschaltungen sprechen auf einzelne Signale der Mikro­ fone an, prägen diesen einzelnen Signalen inkrementale Verzögerungen auf und fassen die verzögerten Signale als Ausgangssignal der Tonaufnehmereinrichtung zusammen. Mit den variablen Verzögerungsschaltungen ist eine Verzögerungssteuerschaltung zum Erzeugen eines die Größe der inkrementalen Verzögerungen steuernden Verzögerungssteuersignals gekoppelt, wobei die Hauptkeule als Funktion des Verzögerungssteuersignals in eine einen Winkel mit der vorgegebenen Richtung einschließende Richtung steuerbar ist.

Claims (2)

1. Phasengesteuerte Tonaufnehmereinrichtung, mit einer Anordnung von Richtmikrofonen mit in einer vorge­ gebenen Richtung gleich orientierten individuellen Richtcharakteristiken, die eine Hauptkeule ausbilden, mehreren variablen Verzögerungsschaltungen, die auf die entsprechenden individuellen Signale der Richtmikrofone ansprechen und diesen individuellen Signalen inkrementale Verzögerungen aufprägen, wobei die zusammengefaßten ver­ zögerten Signale das Ausgangssignal der Tonaufnehmereinrich­ tung bilden, und einer mit den variablen Verzögerungsschaltungen gekoppelten Verzögerungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Verzögerungssteuersignals für die Steue­ rung der Größe der inkrementalen Verzögerungen, wobei die Hauptkeule als Funktion des Verzögerungssteuersignals in eine einen Winkel mit der vorgegebenen Richtung einschließen­ de Richtung steuerbar ist, gekennzeichnet durch eine auf der Anordnung von Richtmikrofonen (2) angebrachte Fernseh­ kamera (4) zum Ableiten eines Videosignals aus dem den Winkelbereich, in dem die Hauptkeule steuerbar ist, abdecken­ den Gesichtsfeld, eine mit der Fernsehkamera (4) gekoppelte Anzeigeeinrichtung (7) zur Erzeugung einer Anzeige des Videosignals auf einem Monitorschirm und eine Einrichtung (13, 15, 16, 17) zum Anzeigen der Lage der Hauptkeule auf dem Monitorschirm, der eine Einrichtung (13, 15) zum Erzeugen einer Darstellung eines Peilanzeigers auf dem Monitorschirm in Abhängigkeit von dem Verzögerungs­ steuersignal und/oder eine Einrichtung (13, 16) zum Erzeugen einer Anzeige einer die Winkellage bezeich­ nenden Zahl auf dem Monitorschirm in Abhängigkeit von dem Verzögerungssteuersignal aufweist.

2. Phasengesteuete Tonaufnehmereinrichtung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schalter (S₁ bis S _n ) vorhanden sind, über die Verbindungen zwischen den Richtmikrofonen (A ₁ bis A _n ) und der variablen Verzöge­ rungsschaltung (D ₁ bis D _{n - 1}) in Abhängigkeit von einem Schaltsteuersignal, das von der Verzögerungssteuersignal- Erzeugungseinrichtung (13) erzeugt wird, umschaltbar sind, derart, daß in einem ersten Schaltzustand das Ausgangssignal des an dem einen Ende der Anordnung von Richtmikrofonen (2) angeordneten Mikrofons eine maximale Verzögerung erfährt, während in einem zweiten Schaltzustand das Ausgangssignal des am anderen Ende der Anordnung von Richtmikrofonen (2) angeordneten Mikrofons maximal verzögert wird.