DE102005060036A1

DE102005060036A1 - Verfahren und Gerät zur Audiosignalverarbeitung

Info

Publication number: DE102005060036A1
Application number: DE102005060036A
Authority: DE
Inventors: Shinji Kobayashi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: GB0525262D0; DE102005060036B4; GB2423000A; US20060159284A1; JP2006174078A; GB2423000B; US7965852B2

Abstract

Bei der Ausführung eines Korrekturprozesses wird bezüglich eines Signals eines spezifischen Frequenzbandes in einem zugeführten Audiosignal ein Korrekturprozeß durchgeführt, um den Ausgangspegel bezüglich einer Signalkomponente in dem spezifischen Frequenzband, deren Pegel gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Pegel, annähernd gleichförmig anzuheben und den Ausgangspegel bezüglich eines Signals eines anderen als des spezifischen Frequenzbandes unverändert zu lassen. Auf diese Weise läßt sich ein spezifisches Frequenzband eines Audiosignals befriedigend korrigieren.

Description

QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung enthält den Gegenstand der japanischen Patentanmeldung JP 2004-363570, eingereicht beim japanischen Patentamt am 15. Dezember 2004, deren gesamter Inhalt hiermit als Referenz einbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Audiosignalverarbeitung, die eine Kennlinienkorrektur bei der Wiedergabe eines Audiosignals vornehmen, und bezieht sich insbesondere auf eine Technologie, die vorzugsweise bei der Benutzung einer Lautsprecheranordnung für die Hifi-Wiedergabe anzuwenden ist, die eine Tonwiedergabe mit hoher Qualität ermöglicht.

In der Vergangenheit waren verschiedene Strukturen als Lautsprecheranordnung für die Hifi-Wiedergabe in praktischem Einsatz, die eine Tonwiedergabe hoher Qualität ermöglichen. So ist z.B. eine Dreiwege-Lautsprecheranordnung bekannt, bei der die Frequenzbänder des Audiosignals für die Wiedergabe in drei Bänder, nämlich ein tiefes Band, ein mittleres Band und ein hohes Band unterteilt sind und für die jeweiligen Bänder getrennte Lautsprechereinheiten vorgesehen sind. Die Dreiwege-Lautsprecheranordnung ermöglicht eine getreue Wiedergabe eines Audioeingangssignals von einem tiefen Band bis zu einem hohen Band, indem als Lautsprechereinheiten für die jeweiligen Bänder solche Einheiten benutzt werden, deren Wiedergabekennlinien in den jeweiligen Bändern einen befriedigenden Verlauf haben, und im Vergleich zu einer sogenannten Vollbereichs-Lautsprechereinheit, bei der der Ton aller Bänder mit einer einzi gen Lautsprechereinheit abgestrahlt wird, wird ihre Wiedergabekennlinie im allgemeinen befriedigend.

Neben der Anordnung, bei der der wiedergegebene Ton der Lautsprecheranordnung durch die Anwendung einer solchen Dreiwegeanordnung oder einer Zweiwegeanordnung zu einem Ton hoher Qualität gemacht wird, wurden auch Anordnungen benutzt, bei denen die Kennlinie des Audiosignals selbst, das der Lautsprecheranordnung zugeführt wird, in einer Verstärkervorrichtung, die als Audiosignalverarbeitungsgerät dient, so kodiert wird, daß die von der Lautsprecheranordnung abgestrahlte Tonkennlinie entsprechend verbessert wird. So gibt es z.B. den Fall, daß eine Tonverstärkervorrichtung, die das Audiosignal verarbeitet, mit dem die Lautsprecheranordnung oder dgl. angesteuert wird, eine als Lautheitsteuerung bezeichnete Korrektur durchführt. Diese Lautheitsteuerung stellt eine Steuerung dar, bei der ein Korrekturprozeß vorgenommen wird, mit dem der Ausgangspegel eines Baßabschnitts und eines Hochtonabschnitts im Vergleich zu einem mittleren Abschnitt so verstärkt wird, daß der insbesondere bei geringer Lautstärke unzureichende Klang des Baß- und der Hochtonabschnitts, korrigiert wird.

In der Patent-Referenz 1 wird ein Beispiel für eine Wiedergabeanordnung beschrieben, bei der eine Lautheit-Korrektur durchgeführt wird.

[Patent-Referenz 1] Offengelegte japanische Publikation 2002-171589.

Bei der Tonwiedergabe mit Lautheitsteuerung wird ein Signal in einem spezifischen Frequenzband jedoch unabhängig von seinem Pegel gleichförmig verstärkt, so daß im strengen Wortsinn keine Rede davon sein kann, daß eine in Bezug auf das Audioeingangssignal getreue Wiedergabe erreicht wird. Deshalb bestand der Wunsch, eine Lautsprecheranordnung zu entwickeln, die eine in Bezug auf das Audioeingangssignal getreuere Wiedergabe ermöglicht. Da bei der herkömmlichen Lautheitsteuerung Töne, die bei geringer Wiedergabelautstärke nicht leicht wahrgenommen werden können, verstärkt werden, wird die Hörbarkeit im Baßbereich und im Hochtonbereich im Vergleich zu einem Wiedergabeton ohne Lautheitsteuerung erleich tert, so daß die Tonqualität bis zu einem gewissen Grad verbessert wird. Da das Signal in einem spezifischen Frequenzband jedoch unabhängig davon, ob sein Pegel klein oder groß ist, gleichförmig verstärkt werden soll, kann es geschehen, daß es auch bezüglich einer Signalkomponente verstärkt wird, die nicht verstärkt zu werden braucht, mit der Folge, daß die Tonwiedergabe unnatürlich wird.

Dies wird hier anhand eines Problems erläutert, das bei der Tonwiedergabe in einer Lautsprecheranordnung nach dem Stand der Technik auftritt, wenn beispielsweise bei einem Signal mit kleiner Amplitude der wiedergegebene Ton keine getreue Wiedergabe des Audioeingangssignals darstellt. In der Darstellung von 1A ist z.B. angenommen, daß ein Audioeingangssignal S1 mit kontinuierlicher Wellenform eine Wellenform mit relativ großer Amplitude und eine Wellenform mit relativ kleiner Amplitude aufweist. Dabei ist die Wellenform des von dem Lautsprecher abgegebenen Audiosignals S2 bezüglich einer Wellenform mit relativ großer Amplitude mit dem Eingangssignal S1 annähernd vergleichbar, während bei einer Wellenform mit relativ kleiner Amplitude die Tendenz besteht, daß dessen Amplitude kleiner wird als die des Eingangssignals S1. Dies liegt daran, daß bei einer Lautsprechereinheit, die mit einer gewöhnlichen Membran ausgestattet ist, die einen relativ starken Ton abstrahlen kann, die Wiedergabecharakteristik bei einem Signal mit kleiner Amplitude bei geringer Lautstärke schlecht ist und bei geringer Lautstärke die Linearität der Eingangs-/Ausgangskennlinie eines Signals nicht gewährleistet werden kann.

Ähnliches gilt, wie z.B. in 1B dargestellt ist, wenn ein Audioeingangssignal S3, das eine Wellenform mit einer relativ großen Amplitude hat, und ein Audioeingangssignal, das eine Wellenform mit relativ kleiner Amplitude hat, sich zeitlich überlappen und erwartet wird, daß primär ein aus den beiden Signalen S3 und S4 zusammengesetztes Audiosignal S5 abgestrahlt werden soll, der Lautsprecher jedoch ein Audiosignal S6 mit einer Wellenform mit einem im Vergleich zur Wellenform des zusammengesetzten Signals S5 abgesenkten Pegel abstrahlt. Ein solcher Ausgabezustand kann z.B. auftreten, wenn Klänge verschiedener Musikinstrumente, wie bei einer Symphonie, gleichzeitig als Ton von dem Lautsprecher wiedergegeben werden sollen.

In einem Fall, wie er z.B. in 1C dargestellt ist, in dem das Audioeingangssignal S7 ein Impulssignal ist, dessen Signalamplitude bei einer spezifischen Einzelfrequenz allmählich kleiner wird, gilt für die Wellenform des von dem Lautsprecher abgestrahlten Audiosignals S8, daß die Folgekennlinie stärker beeinträchtigt wird, wenn sein Pegel kleiner wird.

In jedem beliebigen der Beispiele von 1A bis 1C wird der Ausgangspegel des Signals, dessen Amplitude geringe Lautstärke aufweist, bezüglich der Abstrahlung durch den Lautsprecher kleiner als der Eingangssignalpegel, und es tritt ein Zustand auf, bei dem die Linearität eines kleinen Signals nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Wenn man die in 1A bis 1C dargestellten Zustände einer Frequenzanalyse unterzieht, erhält man z.B. den in 2 dargestellten Zustand. In dem Beispiel von 2 wurde die Empfindlichkeit für eine Grundwelle f1 und ihre Harmonischen f2 und f3 analysiert, die höhere harmonische Wellen der Grundwelle darstellen. Die Grundwelle f1, die einen hohen Pegel hat, wird mit einem Pegel ausgegeben, so wie er war. Die Ausgabeempfindlichkeit der Harmonischen f2 und f3 jedoch, die kleinere Pegel haben als die Grundwelle, werden, wie durch durchgezogenen Linien dargestellt, stärker abgesenkt als die primär erwarteten Pegel, die mit gestrichelten Linien dargestellt sind.

3A und 3B zeigen Ausgangskennlinien von einem tiefen Band bis zu einem hohen Band in Signalpegeln mit mehreren Stufen, wobei 3A eine ideale Kennlinie und 3B die Ausgangskennlinie eines realen Lautsprechers zeigt. Wie 3A zeigt, wird angenommen, daß vier Pegel L1, L2, L3 und L4 im Idealzustand etwa gleiche Abstände haben und von einem tiefen Band bis zu einem hohen Band flachen Kennlinienverlauf haben. Für die Ausgangskennlinie eines realen Lautsprechers, die in 3B dargestellt ist, können für die Pegel L1, L2 und L3 mit hohen Ausgangspegeln Ausgangskennlinien gewährleistet werden, die mit der idealen Kennlinie in etwa vergleichbar sind, bezüglich der Kennlinie des untersten Pegels L4 sind die Pegel gegenüber den primär notwendigen Pegeln jedoch in allen Frequenzbändern um die Empfindlichkeit α abgesenkt.

Das Eingangs-Ausgangskennliniendiagramm von 4 zeigt eine Darstellung, bei der eine solche Absenkung der Empfindlichkeit als eine spezifische Frequenzkennlinie betrachtet wird. Während es, wie in 4 dargestellt, primär notwendig ist, daß der Ausgangspegel linear mit dem Anwachsen des dem Lautsprecher zugeführten Eingangssignalpegel anwächst, um die mit gestrichelter Linie dargestellte Kennlinie x zu erhalten, ändert sich der Pegel in Wirklichkeit in einem bestimmten Pegelbereich oder darüber hinaus annähernd linear, wobei die Bewegung der Membran relativ zu dem Eingangssignal bei einem spezifischen Pegel oder darunter jedoch unzureichend ist, so daß man eine gekrümmte Kennlinie y erhält, bei der die Ausgangsempfindlichkeit relativ zu dem Eingangssignal sehr schlecht ist.

Wenn man z.B. davon ausgeht, daß der maximale Pegel zum Abhören eines gewöhnlichen Lautsprechers 70 bis 100 dBspl (Schalldruckpegel) betragen sollte, kann man sagen, daß ein Signal, das gegenüber dem maximalen Pegel um –30 dB bis –60 dB abgesenkt ist, nicht zu einer Lautstärke führt, die relativ zu dem maximalen Pegel ebenfalls genau um –30 dB bis –60 dB abgesenkt ist (sie ist nicht proportional). Wenn man von einer Wiedergabe mit einer Tonlautstärke ausgeht, bei der das Ausgangssignal von 100 dBspl der Verstärkervorrichtung um 50 dBspl abgesenkt ist, sollte man unter normalen Umständen eine Tonlautstärke so um 50 dBspl erhalten, in Wirklichkeit erhält man jedoch z.B. ein Ausgangssignal von lediglich 40 dBspl, das um 10 dB niedriger ist. Mit anderen Worten, der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat durch eine Analyse erkannt, daß keine genaue Linearität erreichbar ist, und dies ist eine der wichtigen Ursachen dafür, daß keine befriedigende Tonqualität erreicht werden kann.

Zu den Prozessen, die bisher zur Korrektur einer solchen schlechten Wiedergabekennlinie bekannt waren, gehört ein Prozeß, bei dem z.B. die oben erwähnte Lautheitsteuerung in der Weise durchgeführt wird, daß der Ausgangspegel des Baßbereichs und des Hochtonbereichs im Vergleich zum Mitteltonbereich verstärkt wird. Es gibt auch einen weiteren Prozeß, bei dem z.B. ein als graphischer Entzerrer bezeichnetes Gerät benutzt wird und eine Pegelverstärkung oder -dämpfung in mehreren Frequenzbändern durchgeführt wird, in die der Frequenzbreich aufgeteilt ist, und eine Justierung vorzunehmen, bei welcher bei der Wiedergabe die von dem Zuhörer bevorzugte Tonqualität entsteht.

5 zeigt ein Beispiel für eine Kompensationskennlinie bei Benutzung eines herkömmlichen graphischen Entzerrers. Wenn die Verstärkung eines Audiosignals mittels eines graphischen Entzerrers justiert wird, wählt der Benutzer für die Justierung ein Band, in dem die Verstärkung justiert wird, und der zu verstärkende oder zu dämpfende Pegel wird durch Betätigung eines Bedienungsknopfs für die Einstellung der Verstärkung dieses Bands eingestellt. Wenn, wie in 5 dargestellt, ein Band BW ausgewählt wird, in dem die Verstärkung justiert wird, werden durch die Betätigung des Bedienungsknopfs für die Verstärkungseinstellung in diesem Band alle Signalkomponenten innerhalb des Bands um den gleichen Pegelbetrag angehoben oder abgesenkt. Infolgedessen wird in einem Fall, in dem z.B. das kleine Signal in dem Band BW unzureichend zu sein scheint, die Verstärkung angehoben, und wie aus 5 erkennbar ist, steigt die Verstärkung auch für ein großes Signal in dem gleichen Band um den gleichen Betrag an, so daß das Problem auftrat, daß das Audiosignal in dem Band BW im Vergleich zu anderen Bändern sehr auffällig wird und die Tonqualität der Wiedergabe schlecht ausbalanciert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die obigen Aspekte und soll die Möglichkeit verschaffen, ein spezifisches Frequenzband eines Audiosignals befriedigend zu korrigieren.

Gemäß vorliegender Erfindung ist vorgesehen, daß für ein Signal eines spezifischen Frequenzbandes in einem Audioeingangssignal ein Korrekturprozeß durchgeführt wird, um bezüglich einer Signalkomponente in dem spezifischen Frequenzband, deren Pegel gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Pegel den Ausgangspegel annähernd gleichförmig anzuheben, und bezüglich eines Signals eines anderen als des spezifischen Frequenzbandes den Ausgangspegel unverändert zu lassen.

Dadurch wird nur der Signalpegel mit kleiner Amplitude, die einem vorbestimmten Pegel entspricht oder kleiner ist als dieser, in einem Frequenzband, in dem das Signal hervorgehoben werden soll, angehoben, indem ein einer Korrekturverarbeitung unterzogenes Audiosignal ausgegeben wird, und bezüglich eines Signals mit relativ großer Amplitude, die dem vorbestimmten Pegel entspricht oder größer ist als dieser, ändert er sich kaum, so daß die Wiedergabeempfindlichkeit bei einem Signal mit niedrigem Pegel in einem gewünschten Frequenzband verbessert werden kann, ohne daß der Signalpegel insgesamt geändert wird.

Gemäß vorliegender Erfindung wird nur der Signalpegel mit kleiner Amplitude, die einem vorbestimmten Pegel entspricht oder kleiner als dieser, in einem Frequenzband, in dem das Signal hervorgehoben werden soll, angehoben, indem ein einer Korrekturverarbeitung unterzogenes Audiosignal ausgegeben wird, und bezüglich eines Signals mit relativ großer Amplitude, die dem vorbestimmten Pegel entspricht oder größer ist als dieser, ändert er sich unabhängig von den Bändern kaum, so daß die Wiedergabeempfindlichkeit bei einem Signal mit niedrigem Pegel in einem gewünschten Frequenzband verbessert werden kann, ohne daß der Signalpegel insgesamt geändert wird, wodurch eine befriedigende Tonwiedergabe ermöglicht wird.

Der vorbestimmte Pegel wird in diesem Fall für die Eingangs-Ausgangskennlinie der Lautsprecheranordnung, die ein korrigiertes Audiosignal ausgibt, auf einen spezifischen Pegel gesetzt, wenn es eine Kennlinie ist, bei der die Linearität des Ausgangpegels bei einem spezifischen Pegel oder darüber relativ zu dem Eingangssignal annähernd gewährleistet ist und der Ausgangspegel bei einem spezifischen Pegel oder darunter relativ zu dem Eingangssignal absinkt, so daß eine zufriedenstellende Signalkorrektur stattfindet, die mit der Kennlinie der Lautsprecheranordnung konform ist.

Es ist auch vorgesehen, daß das spezifische Frequenzband mit Hilfe der Bedienungseingabe entsprechend variabel gesetzt wird, so daß in einem beliebigen Frequenzband eine befriedigende Signalkorrektur durchgeführt werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1C zeigen Diagramme, in denen ein Beispiel von Ausgangswellenformen eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik dargestellt sind,
2 zeigt ein Diagramm, in dem ein Beispiel für den Signalpegel eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik dargestellt ist,
3A zeigt ein Diagramm, in dem ein Beispiel für die Kennlinie eines idealen Lautsprechers dargestellt ist,
3B zeigt ein Diagramm, in dem ein Beispiel für die Ausgangskennlinie eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik dargestellt ist,
4 zeigt ein Diagramm, in dem ein Beispiel für die Eingangs-Ausgangskennlinie eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik dargestellt ist,
5 zeigt ein Diagramm, in dem ein charakteristisches Beispiel eines herkömmlichen Band-Entzerrers dargestellt ist,
6 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels für ein System nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 zeigt ein Aufbaudiagramm eines Aufbaubeispiels nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 zeigt ein Kennliniendiagramm, in dem ein Beispiel für eine Kompensationskennlinie nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist,
9 zeigt ein Kennliniendiagramm, in dem ein Beispiel für einen Korrekturzustand nach einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist und zeigt die Ausgangsempfindlichkeit bei jeder Frequenz.
Im folgenden wird anhand von 6 bis 9 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 6 zeigt den Systemaufbau dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels. In diesem Beispiel ist eine Lautsprecheranordnung dargestellt, die mit einem Tonwiedergabesystem verbunden ist, wobei 6 ein Beispiel für den Gesamtaufbau des Systems zeigt. In diesem Beispiel ist eine Audiosignal quelle 10 über einen graphischen Entzerrer 100 mit einer Verstärkervorrichtung 20 verbunden. Die Audiosignalquelle 10 reproduziert ein in einem Medium, wie einer CD (Disk) einem Speicher oder dgl. aufgezeichnetes (gespeichertes) Audiosignal. Das reproduzierte und ausgegebene Audiosignal wird der Verstärkervorrichtung 20 zugeführt, nachdem es in dem graphischen Entzerrer 100 verarbeitet wurde, und in der Verstärkervorrichtung 20 wird ein Prozeß durchgeführt, um ein Audiosignal zu erzeugen, mit dem dann die Lautsprecheranordnung angesteuert wird.
In diesem Beispiel ist das von der Signalquelle 10 ausgegebene Audiosignal ein zweikanaliges Signal, bestehend aus einem Audiosignal für den linken Kanal und einem Audiosignal für den rechten Kanal. Das von der Verstärkervorrichtung 20 ausgegebene Audiosignal für den linken Kanal wird einer Lautsprecheranordnung 30L für den linken Kanal zugeführt und von dieser abgestrahlt, und das Audiosignal für den rechten Kanal wird einer Lautsprecheranordnung 30R für den rechten Kanal zugeführt und von dieser abgestrahlt.
Die Lautsprecheranordnung 30L für den linken Kanal und die Lautsprecheranordnung 30R für den rechten Kanal haben grundsätzlich den gleichen Aufbau (es ist jedoch möglich, daß sie sich in ihren Konturen geringfügig voneinander unterscheiden, z.B. im Fall von bilateral-symmetrischen Formen). Es ist zu beachten, daß in der folgenden Erläuterung die Lautsprecheranordnung 30 ohne den Zusatz L oder R zum Bezugszeichen beschrieben wird, wenn Erläuterungen zu den Lautsprecheranordnungen 30L und 30R für den rechten und linken Kanal gegeben werden, ohne daß der Kanal unterschieden wird.
Es wird nun die Struktur der einzelnen Lautsprecheranordnungen 30L und 30R erläutert. Jede der Lautsprecheranordnungen 30L und 30R ist mit einer Lautsprechereinheit 31 (7) als akustisches Ausgabegerät für die Tonabstrahlung ausgestattet. Jede der Lautsprechereinheiten 31 ist eine sogenannte Vollbereichs-Lautsprechereinheit mit der charakteristischen Eigenschaft, daß ihre Frequenzkennlinie bezüglich der abgestrahlten Frequenzbänder in den hörbaren Bändern nahezu eben ist, und mit der Eigenschaft, daß sie von einem tiefen Band bis zu einem hohen Band abstrahlt. Sie besitzt eine relativ große Membran und stellt eine relativ große Lautspre chereinheit dar, die ein Signal mit großer Lautstärke abgeben kann. Die Membran der Lautsprechereinheit 31 ist also relativ groß, so daß die Linearität der Eingangs-Ausgangskennlinie für ein großes Signal, das gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Pegel, annähernd beibehalten wird, während die Linearität der Eingangs-Ausgangskennlinie für einen Pegel, der gleich oder kleiner ist als der vorbestimmte Pegel, nicht gewährleistet ist, und dort der Ausgangssignalpegel kleiner ist als der Eingangssignalpegel. Das heißt, es sollte eine Lautsprechereinheit mit der Kennlinie y benutzt werden, die oben bei der Erläuterung des "Standes der Technik" anhand von 4 beschrieben wurde. Eine Lautsprechereinheit, die eine solche Kennlinie besitzt, stellt als Lautsprecher eine gewöhnliche Einheit dar.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist ein Audiowiedergabesystem vorgesehen, in dem die Lautsprecheranordnung 30, die die Lautsprechereinheit 31 mit einer solchen Kennlinie benutzt, so angeordnet ist, daß in dem graphischen Entzerrer 100, der in einer Vorstufe der Verstärkervorrichtung 20 angeordnet ist, die das der Lautsprecheranordnung 30 zuzuführende Audiosignal verarbeitet, eine Korrektur der Signalkennlinie erfolgt.
7 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des graphischen Entzerrers 100 nach diesem Beispiel. Ein an einem Audiosignaleingang 101 des graphischen Entzerrers 100 anliegendes Audiosignal wird einem Analog-/Digitalwandler 102 geführt und in ein digitales Audiosignal umgewandelt. Das umgewandelte digitale Audiosignal wird einem digitalen Signalprozessor (DSP) 110 zugeführt.
Die Verarbeitung in dem DSP 110 besteht darin, daß das Audiosignal mit Hilfe mehrerer Bandpaßfilter 111a bis 111n (n ist gleich 2 oder eine beliebige größere ganze Zahl) in die Signalkomponenten der entsprechenden Frequenzbänder aufgeteilt wird, die aufgeteilten Signalkomponenten variablen Dynamikbereichsteuerungen 112a bis 112n zugeführt werden, und für die jeweiligen Bänder mittels digitaler Verarbeitungsprozesse variable Dynamikbereich-Steuerprozesse ausgeführt werden. Das Ausmaß der Justierung, die durch den Prozeß zur Steuerung des Dynamikbereichs in jedem Band durchgeführt wird, wird durch den Betätigungszustand einer nicht dargestellten Bedie nungseinheit eingestellt. Dieser Prozeß zur variablen Steuerung des Dynamikbereichs ist ein Signalprozeß, der für dieses exemplarische Ausführungsbeispiel charakteristisch ist und dessen Details weiter unten beschrieben werden.
Die in den variablen Dynamikbereichsteuerungen 112a bis 112n verarbeiteten Signalkomponenten werden einer Kombinationeinheit 113 zugeführt und zu Tondaten eines Systems kombiniert. Die kombinierten Tondaten werden einem Digital-/Analogwandler 103 zugeführt und in ein analoges Audiosignal umgewandelt. Das umgewandelte Audiosignal wird von einem Audiosignalausgang 104 einem Gerät der nachfolgenden Stufe (Verstärkervorrichtung 20 im Fall der Anordnung von 6) zugeführt. Es ist zu beachten, daß in 7 eine Anordnung zur Verarbeitung des Audiosignals nur eines einzigen Kanals dargestellt ist und für den Fall, daß z.B. ein zweikanaliges Audiosignal verarbeitet wird, wie es in 6 dargestellt ist, die in 7 dargestellte Schaltungsanordnung für zwei Systeme vorgesehen ist. Außerdem sind in der Anordnung von 7 vom Standpunkt der Datenverarbeitungsfunktion die Filter 111a bis 111n oder die Steuerungen 112a bis 112n nicht immer in einer Anzahl von n Verarbeitungseinheiten vorgesehen.
Als Nächstes wird ein Verarbeitungsbeispiel in dem graphischen Entzerrer 100 nach diesem Beispiel erläutert, wobei, wie z.B. in 8 dargestellt, bezüglich des Frequenzbands BW des zugeführten Audiosignals angenommen wird, daß dieses so eingestellt ist, daß durch Betätigung der Bedienungseinheit eine Steuerung des Dynamikbereichs durchgeführt wird. Dabei wird der Dynamikbereich durch eine variable Dynamikbereichsteuerung 112x (die Steuerung 112x ist irgendeine der Steuerungen 112a bis 112n) verändert, die das Ausgangssignal eines Bandpaßfilters 111x verarbeitet (das Filter 111x ist eines der Filter 111a bis 111n), das die Signalkomponente des Bands BW herausfiltert. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem nur ein Band BW korrigiert wird, es ist jedoch auch möglich, gleichzeitig in mehreren der durch die Filter 111a bis 111n unterteilten Frequenzbänder solche Korrekturen auszuführen.
Eine Änderung des Dynamikbereichs für das Audiosignal in dem Frequenzband BW besteht hier, wie in 8 dargestellt, darin, daß der Pegel für ein großes Signal, dessen Pegel einem vorbestimmten oder größeren Pegel entspricht, nicht geändert wird, während der Pegel für ein kleines Signal, dessen Pegel gleich dem vorbestimmten Pegel oder kleiner ist, angehoben wird. Dieser vorbestimmte Pegel wird z.B. nach Maßgabe der Eingangs-Ausgangskennlinie der Lautsprechereinheiten festgelegt, mit denen die angeschlossenen Lautsprecheranordnungen 30L und 30R ausgestattet sind. Insbesondere wird dafür gesorgt, daß der Pegel an der Grenze zwischen der Region, in der die Linearität der Eingangs-Ausgangskennlinie der Lautsprechereinheit annähernd beibehalten wird, und der Region, in der die Linearität der Eingangs-Ausgangskennlinie nicht gewährleistet ist, annähernd mit dem vorbestimmten Pegel übereinstimmt. Außerdem wird veranlaßt, daß die Kennlinie, die den Pegel eines kleinen Signals, das dem vorbestimmten Pegel entspricht oder kleiner ist, zu einer Kennlinie wird, die durch eine Kurve dargestellt wird, in der die Geschwindigkeit der Zunahme im Vergleich zu der Kennlinie, in der das Eingangssignal und das Ausgangssignal einander gleich werden, um so höher wird, je kleiner der Pegel ist, und die Verarbeitung wird so vorgenommen, daß dieser Mangel der Eingangs-Ausgangskennlinie der Lautsprechereinheit korrigiert wird.
Wenn für die Eingangs-Ausgangskennlinie der Lautsprechereinheit, wie in der oben im Zusammenhang mit dem "Stand der Technik" erläuterten 4 dargestellt, angenommen wird, daß die durch die Kurve y dargestellte Kennlinie für einen Pegel gilt, der gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Pegel und bei dem die Linearität der Eingangs-Ausgangskennlinie nicht gegeben ist, wird für das Audiosignal, das gleich oder kleiner ist als der vorbestimmte Pegel so vorgegangen, daß man, wie z.B. in 9 dargestellt, in dem Frequenzband BW eine Kennlinie b erhält, in der der Eingangspegel und der Ausgangspegel gegenüber der Kennlinie y annähernd umgekehrt sind. Die in 9 dargestellte Kennlinie α ist als Referenz dargestellt, um eine ideale Kennlinie zu zeigen, in der die Eingangs-Ausgangs-Linearität gewährleistet ist.
Wenn man die Justiergröße, die zu der in 9 dargestellten Kennlinie b führt, als Referenz-Justiergröße benutzt, kann die Anstiegsgeschwindigkeit oder dgl. eines kleinen Signals von dieser Referenz-Justiergröße aus durch einen Benutzereingriff oder dgl. so justiert werden, daß sie ansteigt oder abnimmt. Außerdem kann auch der Pegelwert selbst an dem Grenzpunkt, an dem der Pegel eines kleinen Signals angehoben werden soll (der oben erwähnte vorbestimmte Pegel) variabel eingestellt werden.
Durch eine solche Korrektur wird ein Prozeß zur Korrektur des Dynamikbereichs durchgeführt, der die Schwächen der Eingangs-Ausgangs-Linearität in einem Frequenzband korrigiert, für das die Korrektur durchgeführt wird, und es wird eine Kennlinie erreicht, die der idealen Kennlinie α nahekommt. Wenn ein Prozeß zur Korrektur des Dynamikbereichs, wie er in 8 dargestellt ist, z.B. für ein hohes Frequenzband oder ein mittleres Frequenzband durchgeführt wird, in dem ein Signal mit relativ kleinem Pegel leicht wahrgenommen werden kann, wird die Ausgabekennlinie der angeschlossenen Lautsprecheranordnung 30 verbessert. Für den Fall, daß für den Wiedergabepegel eines Signals mit großem Pegel in keinem Frequenzband irgendeine eine Korrektur (Verstärkung) durchgeführt wird, kann die Korrektur des Dynamikbereichs nur bezüglich eines gewünschten Frequenzbands durchgeführt werden, ohne daß die Wiedergabebalance insgesamt beeinträchtigt wird, und es läßt ein befriedigender Wiedergabeklang erzielen.
Darüber hinaus kann mit der vorliegenden Erfindung der Prozeß zur Korrektur des Dynamikbereichs für jedes der von dem graphischen Entzerrer 100 durch Unterteilen eingestellten Frequenzbänder durchgeführt werden, so daß der Benutzer eine Justierung vornehmen kann, während er dem von der Lautsprecheranordnung abgestrahlten Ton lauscht, und es läßt sich die bevorzugte Einstellung vornehmen, um ein befriedigendes Wiedergabeausgangssignal für das Frequenzband erreichen, auf das der Korrekturprozeß angewendet werden soll, während man die wiedergegebene Musik oder dgl. tatsächlich anhört. Wenn z.B. der Pegel eines kleinen Signals für ein bestimmtes Frequenzband angehoben wird und wenn in dem wiedergebenen Ton ein lästiges Geräusch auftritt, kann unter Vermeidung dieses Frequenzbands der Pegel eines kleinen Signals für ein anderes Frequenzband angehoben werden.
Auch wenn man z.B. ein Tonwiedergabesystem gemäß der Erfindung bei einem Wiedergabesystem für eine Kraftfahrzeug-Stereoanlage benutzt, die in einem Fahrzeug, z.B. in einem Personenwagen oder dgl., installiert ist, wird ein Ton mit kleinem Pegel, der in dem allgemeinen Geräusch untergehen kann, in einer Wiedergabeumgebung leicht wahrgenommen, in der der Einfluß von Geräuschen außerhalb des Fahrzeugs groß ist, und insbesondere wird durch die Anwendung des Prozesses auf ein Frequenzband, in dem der Einfluß der Geräusche von außerhalb des Fahrzeugs groß ist, die Qualität der Tonwiedergabe verbessert.
In dem oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel wurde kein konkretes Beispiel für die Unterteilung der Frequenzbänder angegeben, für die der Korrekturprozeß durchgeführt wird. Für den graphischen Entzerrer sind verschiedene Beispiele für die Frequenzunterteilung anwendbar, die allgemein bekannt sind. Es kann beispielsweise eine solche gewählt werden, bei der das hörbare Band in eine relativ kleine Zahl von etwa vier Bändern unterteilt ist, oder eine solche, bei der eine feinere Unterteilung in zehn oder mehr Bänder vorgesehen ist.
Statt eine feste Bandunterteilung durch das vorgesehene Filter festzulegen, kann auch eine Anordnung benutzt werden, bei der die Frequenzposition oder die Frequenzbandbreite jedes Bands variabel eingestellt werden kann. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß ein beliebiges Frequenzband eingestellt werden kann, für das der Korrekturprozeß durchgeführt wird.
In den oben erwähnten exemplarischen Ausführungsbeispielen ist ein graphischer Entzerrer als dedizierte Audiosignal-Verarbeitungseinrichtung (Korrektureinrichtung) für die Durchführung eines Korrekturprozesses vorgesehen, der zwischen der Audiosignalquelle und der Verstärkervorrichtung angeordnet ist. Die Korrektureinrichtung zur Durchführung eines solchen Korrekturprozesses kann jedoch auch in eines der verschiedenen Audiogeräten, z.B. die Audiosignalquelle, der die Verstärkervorrichtung, die Lautsprecheranordnung oder dgl., eingebaut sein, um den Prozeß auszuführen.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß ein Anschluß, der sich für die Eingabe und die Ausgabe eines Audiosignals eignet, in einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung, z.B. einem Personalcompu ter, vorgesehen ist und in dieser arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung ein Programm zur Durchführung einer ähnlichen Audiosignalkorrektur installiert ist und durch den arithmetischen Prozeß ein Gerät zur Durchführung eines Korrekturprozesses eines ähnlichen Audiosignals realisierbar ist.
In den oben erwähnten exemplarischen Ausführungsbeispielen wurde ein System für eine zweikanalige Tonwiedergabe angenommen, wie es in 6 dargestellt ist. Es kann jedoch auch als System für eine mehrkanalige Tonwiedergabe, z.B. für den 5.1-Kanal, ausgebildet sein.
Der einschlägige Fachmann wird erkennen, daß in Abhängigkeit von den Anforderungen des Designs und anderer Faktoren verschiedene Modifizierungen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen möglich sind, soweit sie im Rahmen der anliegenden Ansprüche oder von deren Äquivalenten liegen.

Claims

Verfahren zur Audiosignalverarbeitung, bei dem bezüglich eines Signals eines spezifischen Frequenzbandes in einem zugeführten Audiosignal ein Korrekturprozeß durchgeführt wird, wobei bezüglich einer Signalkomponente, deren Pegel gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Pegel, ein Korrekturprozeß durchgeführt wird, um den Ausgangspegel annähernd gleichförmig anzuheben, und den Ausgangspegel bezüglich eines Signals eines anderen als des spezifischen Frequenzbandes unverändert zu lassen.
Verfahren zur Audiosignalverarbeitung nach Anspruch 1, bei dem der vorbestimmte Pegel ein spezifischer Pegel ist, falls die Eingangs-Ausgangskennlinie einer Lautsprecheranordnung, die ein korrigiertes Audiosignal abstrahlen soll, eine Kennlinie ist, in der bei dem spezifischen oder einem höheren Pegel die Linearität des Ausgangspegel relativ zu dem Eingangssignal annähernd gewährleistet ist, und der Ausgangspegel bei dem spezifischen oder einem kleineren Pegel relativ zu dem Eingangssignal absinkt.
Verfahren zur Audiosignalverarbeitung nach Anspruch 1, bei dem das spezifische Frequenzband durch eine Bedienungseingabe variabel einstellbar ist.
Gerät zur Audiosignalverarbeitung, das für ein Signal eines spezifischen Frequenzbandes in einem zugeführten Audiosignal einen Korrekturprozeß ausführt, mit einer Korrektureinrichtung, um einen Ausgangspegel bezüglich einer Signalkomponente mit einem vorbestimmten oder einem niedrigeren Pegel in dem genannten spezifischen Frequenzband annähernd gleichförmig anzuheben und den Ausgangspegel bezüglich eines Signals in einem anderen als dem spezifischen Frequenzband nicht zu verändern.
Gerät zur Audiosignalverarbeitung nach Anspruch 4, bei dem der von der Korrektureinrichtung korrigierte vorbestimmte Pegel ein spezifischer Pegel ist, falls die Eingangs-Ausgangskennlinie einer Lautsprecheranordnung, die ein korrigiertes Audiosignal abstrahlen soll, eine Kennlinie ist, in der bei dem spezifischen oder einem höheren Pegel die Linearität des Ausgangspegel relativ zu dem Eingangssignal annähernd gewährleistet ist, und der Ausgangspegel bei dem spezifischen oder einem kleineren Pegel relativ zu dem Eingangssignal absinkt.
Gerät zur Audiosignalverarbeitung nach Anspruch 4, bei dem eine Bedienungseingabe zur Einstellung eines spezifischen Frequenzbands in der Korrektureinrichtung.