EP0642292B1 - Device for sonic stereo reproduction - Google Patents
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- EP0642292B1 EP0642292B1 EP94106301A EP94106301A EP0642292B1 EP 0642292 B1 EP0642292 B1 EP 0642292B1 EP 94106301 A EP94106301 A EP 94106301A EP 94106301 A EP94106301 A EP 94106301A EP 0642292 B1 EP0642292 B1 EP 0642292B1
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- sound
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
- H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
- H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
- H04R2499/10—General applications
- H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R5/00—Stereophonic arrangements
- H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
- H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
- H04S7/302—Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
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- H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
- H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
- H04S7/307—Frequency adjustment, e.g. tone control
Definitions
- the invention relates to a device according to the Genus of the main claim.
- the human ear receives its directional information the evaluation of level and transit time differences between the one received by the right and the left ear acoustic signals. With an ideal listening location in the middle a so-called stereo triangle from the left speaker, then corresponds to the right loudspeaker and listeners Direction information of the stereo recording.
- the listener is in a place that asymmetrical to a two or more speaker system lies, the sound impression is spatially strong to that next speaker moved.
- EP 504 562 A1 describes a sound reproduction arrangement for a sound reproduction with a surround sound effect for motor vehicles demonstrated at the audio signal delay devices are provided to a certain in the speaker channels Effect delay time.
- the delay times of the Sound signal delay devices are set so that in addition a smoothing of the frequency response of the Sound level is reached at the listening location, with the Fluctuation range of the delay is used, which is on Listening location not noticeable.
- the object of the present invention is in a Establishment according to the genus of the main claim Setting the delay times easier.
- this task solved in that for playback with the help of each Loudspeaker provided audio signals Pass through delay devices whose Delay time is adjustable that means for measuring the Sound transit times from the individual speakers to the listening location are provided and that the delay times are such are automatically adjustable that the sum of the Sound duration and the respectively set Delay time is the same for all speakers.
- Establishment also has the advantage that the actual Sound duration is taken into account during manual Measurement for an assumed path of sound between the concerned speaker and the listening location is performed. In the latter, for example, a reflection or Redirection of the sound waves not taken into account.
- Level differences at the listening location are according to a training the device according to the invention takes into account that further means for measuring the by reproducing a Measurement signal, preferably a noise signal, through the sound level caused by individual loudspeakers at the listening location are provided and that the volume of each Loudspeakers in the sense of level difference compensation can be preset automatically.
- a Measurement signal preferably a noise signal
- the set delay times and if applicable, the saved presets of Volume can be stored in a non-volatile memory for several listening locations are. It is preferably provided that a Information about which of the saved Delay times and, if applicable, the saved ones Presets of the volume each time the Device are fed to the delay devices, is also non-volatile storable.
- a car radio can, for example with the device according to the invention after measuring the Sound transit times for the individual seating positions like this be programmed to play by pressing a button can be optimized for the individual seating positions and that when switching on the device that of a predetermined Delay times assigned to the seat position are set become. This will generally be the seating position of the Driver.
- Modern receiving devices include often digital signal processing.
- the delay devices of digital memories are formed, from which the respective audio signals to be delayed compared to registered mail be read out with a time delay.
- An adaptation of the device according to the invention to the respective arrangement of the speakers and the listening location is in advantageously possible in that for measuring the Sound transit time one speaker at a time Pulse signal is supplied, while a Timer is started, which measures the time until one Measuring microphone the sound level a predetermined threshold exceeds.
- the Pulse signal via a low-pass filter, preferably third Order with a cut-off frequency of 11 kHz, the loudspeaker is fed.
- the pulse signal itself is, for example realized by a rectangular pulse of approximately 3 ms duration.
- Adjustments are made and saved. So is characterized, for example, by further training, that the audio signals further Frequency response equalizer circuits go through that means to measure the frequency response between the speakers and a measuring microphone are provided and that the Frequency response equalizer according to the results of the measurement are adjustable, the respectively set Frequency responses of the individual speakers for different ones Listening locations can be saved.
- NF 1 represents the NF part for example a car radio with inputs 1, 2, 3 for a receiver, a cassette player and one CD player.
- Another input 4 which is only for one of the stereo signals, for example the right signal R, is executed, signals from a microphone amplifier 5 fed.
- an operating mode "Measure” the input switch 6 in the position 4, so that the Signals of the microphone amplifier 5 are forwarded.
- signals from one of the Inputs 1, 2 or 3 via the input switch 6 one Stereo-analog / digital converter 7 supplied.
- the Input switch 6 and others described later Changeover switches can be controlled by a control device 8.
- the outputs of the analog / digital converter 7 are included Inputs of a two-way switch 9 connected to the is also controllable by the control device 8.
- a two-way switch 9 connected to the is also controllable by the control device 8.
- digitized audio signals L and R of two each controllable delay devices 10, 11; 12, 13. This can be used as read-write memory (RAM) on a digital Signal processor implemented or external to this be connected.
- RAM read-write memory
- the memory access takes place via the internal address and data management of the digital Signal processor.
- the sequence, switching and level control can by the digital signal processor itself or a external microcontroller.
- the output signals of the controllable Delay devices are each for the left Front speaker, for the left rear speaker, for the right front speaker and for the right one Rear speakers provided and therefore with LF, LR, RF and RR designated. These signals become inputs of a Quadruple switch 14 fed and in the upper position the fourfold switch to two Stereo digital / analog converters 15, 16 forwarded.
- the output signals LF ', LR', RF 'and RR' of the Digital / analog converters 15, 16 arrive via controllable Volume control 17, 18, 19, 20 and power amplifier 21, 22, 23, 24 as signals LF ", LR", RF "and RR" to the Speakers 25, 26, 27, 28.
- a measuring microphone 29 can the different listening locations, in a motor vehicle the different seating positions, and is brought with connected to the input of the microphone amplifier 5.
- An operating and optionally connected display unit 30 with the in addition to the usual operating functions by a corresponding one Key input measuring the run times and the Sound level can be initiated.
- the double switch 9 in the lower Position controlled.
- the individual switches of the four-way switch 14 independently controllable such that one after the other one of the switches to the middle position (connection to Test signal impulse or noise) and the other switches take the lower position, in which the respective Speakers received no signals. That about the Signal chain 29, 5, 4, 6, 7, 9 incoming measurement signal MEAS is then a level meter 31 and then one Threshold discriminator 32 supplied.
- Whose exit is connected to a time meter 33 which is essentially consists of a counter from the control device started together with a pulse generator 34 and by the output signal of the threshold discriminator 32 is stopped.
- the output of the pulse generator is through a low pass filter 35 connected to a first input of a changeover switch 36.
- a Noise generator 37 connected, also from the Control device 8 is controllable.
- Fig. 2 shows the flow chart of a program for the Control device 8 (Fig. 1) during the operating mode "Measure” and in abbreviated form during the operating mode "Reproduction".
- the operating mode "Playback” or in Normal operation are the usual functions, such as for example manual control of the volume controls 17 to 20 and the choice between inputs 1, 2 or 3, possible.
- the control device 8 read out and the actuators 10 to 13 and 17 to 20 are supplied.
- the double switch 9 and the four-way switch 14 are in the upper Position o.
- the program part 41 which effects these functions, is run through cyclically, with one before each repetition There is a query as to whether there is an acoustic measurement should. Is this using the operating device 30 has been entered, then after the branch 42 "Measure" operating mode activated. In a program part 43 the volume controls 17 to 20 (Fig. 1) on one defined standard value (medium volume). Furthermore, this part of the program waits for the Operator the measuring microphone 29 (Fig. 1) to the first measuring hearing place.
- the four-way switch 14 is for the each channel to be measured to the middle position m and moved to the lower position u for the other channels, in which a mute of the connected Loudspeaker.
- the switch 36 is in the left position 1 posed while the pulse generator 34 and the Runtime meter 33 are started. As soon as the sound level on the measuring microphone exceeds a certain threshold, the runtime meter 33 is stopped at 46 and the measured value stored in the control device 8 (FIG. 1).
- the program branches depending on whether all four channels have been measured. If this is not yet the case, the program parts 44 to 49 are repeated for the next channel. However, if all four channels have been measured, the measured values T LF , T RF , T LR , T RR (T x ) for the runtimes of the four channels and the measured values L LF , L RF , L LR , L RR (L x ) before.
- the maximum sound propagation time T max (in processor cycles) was previously determined from the measured sound propagation times.
- the delay devices 10 to 13 are set to the calculated values and the four values are stored together with an indication of the associated listening location in a non-volatile memory of the control device.
- a branch 52 takes place depending on whether it is still additional listening locations should be measured. Isn't that the case, at 53 the volume controls are set to the front the activation of the operating mode "measure" existing values plus the offset determined in program part 51 set. At 53 that input 1 is also again 2 or 3 set which was active before the calibration. In addition, the other changeover switches are in accordance with the "Playback" mode switched. The program will then continued at 41. However, there should be additional listening locations be measured, what by an appropriate input after branching 52, the program becomes 43 repeated.
- FIG. 3 schematically shows a car 60 with a driver 61 and four speakers 25, 26, 27, 28.
- the distances a, b, c and d are from the driver's head to the individual speakers different sizes. As a result, the aforementioned adverse effects.
- the facility is supported by the runtime adjustment with the help of controllable delay devices 10 to 13 (Fig. 1) of the effective distance for the psycho-acoustic listening impression made the same size for all speakers.
- the Speakers 28 farthest from driver 61 its distance d at. Get the other speakers also a distance of d and are apparently in positions 25 ', 26' and 27 ', which lie on a circle around driver 61.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device according to the Genus of the main claim.
Das menschliche Gehör erhält seine Richtungsinformation aus der Auswertung von Pegel- und Laufzeitdifferenzen zwischen den vom rechten und den vom linken Ohr empfangenen akustischen Signalen. Bei einem idealen Hörort in der Mitte eines sogenannten Stereo-Dreiecks aus linkem Lautsprecher, dem rechten Lautsprecher und Zuhörern entspricht dann die Richtungsinformation der Stereo-Aufnahme.The human ear receives its directional information the evaluation of level and transit time differences between the one received by the right and the left ear acoustic signals. With an ideal listening location in the middle a so-called stereo triangle from the left speaker, then corresponds to the right loudspeaker and listeners Direction information of the stereo recording.
Befindet sich dagegen der Hörer an einem Ort, der asymmetrisch zu einem Zwei- oder Mehr-Lautsprechersystem liegt, so ist der Klangeindruck räumlich stark zu dem jeweils nächsten Lautsprecher verschoben.On the other hand, the listener is in a place that asymmetrical to a two or more speaker system lies, the sound impression is spatially strong to that next speaker moved.
Während Pegeldifferenzen durch herkömmliche Balance-Regler und Fader manuell ausgeglichen werden können, werden üblicherweise die Laufzeitdifferenzen der Schallsignale der einzelnen Lautsprechersysteme nicht ausgeglichen. Diese sind jedoch zum Richtungshören gemäß dem psycho-akustischen Gesetz der ersten Wellenfront von wesentlicher Bedeutung.During level differences through conventional balance controls and faders can be adjusted manually usually the transit time differences of the sound signals individual speaker systems not balanced. These are however for directional hearing according to the psycho-acoustic Law of the first wavefront essential.
Es sind zwar schon Autoradios mit Laufzeitausgleich bekannt, diese erfordern jedoch ein manuelles Vermessen und anschließendes Eingeben der Abstände zwischen dem Hörort und den Lautsprechern.Car radios with runtime compensation are already known, however, these require manual measurement and then entering the distances between the listening location and the speakers.
Aus der EP 504 562 A1 ist eine Tonwiedergabeanordnung für eine Tonwiedergabe mit einem Raumklangeffekt für Kraftfahrzeuge aufgezeigt, bei der Tonsignalverzögerungseinrichtungen vorgesehen sind, um in den Lautsprecherkanälen eine bestimmte Verzögerungszeit zu bewirken. Die Verzögerungszeiten der Tonsignalverzögerungseinrichtungen werden dabei so eingestellt, daß zusätzlich eine Glättung des Frequenzgangs des Schallpegels am Hörort erreicht wird, wobei hierbei die Schwankungsbreite der Verzögerung genutzt wird, die sich am Hörort nicht bemerkbar macht.EP 504 562 A1 describes a sound reproduction arrangement for a sound reproduction with a surround sound effect for motor vehicles demonstrated at the audio signal delay devices are provided to a certain in the speaker channels Effect delay time. The delay times of the Sound signal delay devices are set so that in addition a smoothing of the frequency response of the Sound level is reached at the listening location, with the Fluctuation range of the delay is used, which is on Listening location not noticeable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs das Einstellen der Verzögerungszeiten zu erleichtern.The object of the present invention is in a Establishment according to the genus of the main claim Setting the delay times easier.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Wiedergabe mit Hilfe der einzelnen Lautsprecher vorgesehene Audiosignale Verzögerungseinrichtungen durchlaufen, deren Verzögerungszeit einstellbar ist, daß Mittel zur Messung der Schall-Laufzeiten von den einzelnen Lautsprechern zum Hörort vorgesehen sind und daß die Verzögerungszeiten derart selbsttätig einstellbar sind, daß die Summe der Schall-Laufzeit und der jeweils eingestellten Verzögerungszeit für alle Lautsprecher gleich ist.In the device according to the invention, this task solved in that for playback with the help of each Loudspeaker provided audio signals Pass through delay devices whose Delay time is adjustable that means for measuring the Sound transit times from the individual speakers to the listening location are provided and that the delay times are such are automatically adjustable that the sum of the Sound duration and the respectively set Delay time is the same for all speakers.
Außer einer Bedienungserleichterung hat die erfindungsgemäße Einrichtung ferner den Vorteil, daß die tatsächliche Schall-Laufzeit berücksichtigt wird, während die manuelle Messung für einen angenommenen Weg des Schalls zwischen dem betreffenden Lautsprecher und dem Hörort durchgeführt wird. Bei letzterem wird beispielsweise eine Reflexion oder Umlenkung der Schallwellen nicht berücksichtigt.In addition to ease of use, the invention Establishment also has the advantage that the actual Sound duration is taken into account during manual Measurement for an assumed path of sound between the concerned speaker and the listening location is performed. In the latter, for example, a reflection or Redirection of the sound waves not taken into account.
Pegeldifferenzen am Hörort werden gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch berücksichtigt, daß ferner Mittel zur Messung der durch die Wiedergabe eines Meßsignals, vorzugsweise eines Rauschsignals, durch die einzelnen Lautsprecher am Hörort bewirkten Schall-Pegel vorgesehen sind und daß die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher im Sinne eines Ausgleichs von Pegeldifferenzen selbsttätig voreinstellbar ist.Level differences at the listening location are according to a training the device according to the invention takes into account that further means for measuring the by reproducing a Measurement signal, preferably a noise signal, through the sound level caused by individual loudspeakers at the listening location are provided and that the volume of each Loudspeakers in the sense of level difference compensation can be preset automatically.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die eingestellten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls der gespeicherten Voreinstellungen der Lautstärke für mehrere Hörorte nicht-flüchtig speicherbar sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Information darüber, welche der gespeicherten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls der gespeicherten Voreinstellungen der Lautstärke jeweils beim Einschalten der Einrichtung den Verzögerungseinrichtungen zugeführt werden, ebenfalls nicht-flüchtig speicherbar ist.Another development of the device according to the invention is that the set delay times and if applicable, the saved presets of Volume can be stored in a non-volatile memory for several listening locations are. It is preferably provided that a Information about which of the saved Delay times and, if applicable, the saved ones Presets of the volume each time the Device are fed to the delay devices, is also non-volatile storable.
Durch diese Weiterbildung kann beispielsweise ein Autoradio mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nach dem Messen der Schall-Laufzeiten für die einzelnen Sitzpositionen derart programmiert werden, daß die Wiedergabe durch Tastendruck auf die einzelnen Sitzpositionen optimiert werden kann und daß beim Einschalten des Gerätes die einer vorgegebenen Sitzposition zugeordneten Verzögerungszeiten eingestellt werden. Diese wird im allgemeinen die Sitzposition des Fahrers sein.With this training, a car radio can, for example with the device according to the invention after measuring the Sound transit times for the individual seating positions like this be programmed to play by pressing a button can be optimized for the individual seating positions and that when switching on the device that of a predetermined Delay times assigned to the seat position are set become. This will generally be the seating position of the Driver.
Moderne Empfangsgeräte, insbesondere Autoradios, umfassen häufig eine digitale Signalverarbeitung. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verzögerungseinrichtungen von digitalen Speichern gebildet werden, aus denen die jeweils zu verzögernden Audiosignale gegenüber dem Einschreiben zeitverzögert ausgelesen werden.Modern receiving devices, in particular car radios, include often digital signal processing. Here it is advantageous if according to an embodiment of the invention it is provided that the delay devices of digital memories are formed, from which the respective audio signals to be delayed compared to registered mail be read out with a time delay.
Eine vorteilhafte Gestaltung dieser Ausführungsform besteht darin, daß die digitalen Speicher Teile einer digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung sind, daß nach der Messung der Schall-Laufzeiten (Tx) für alle Lautsprecher (1...x) daraus die maximale Schall-Laufzeit (Tmax) ausgewählt wird und daß die einzelnen Verzögerungszeiten gemäß Tax = (Tmax-Tx)·k berechnet wird, wobei Ta die einzustellende Verzögerungszeit in Abtastzyklen der digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung, x den jeweiligen Lautsprecher und k das Verhältnis zwischen der Prozessor-Zyklusdauer, in welcher die Schall-Laufzeiten Tx bzw. Tmax gemessen wurden, und der Abtastzyklusdauer bezeichnet.An advantageous embodiment of this embodiment consists in that the digital memories are part of a digital audio signal processing device, that after the measurement of the sound propagation times (T x ) for all loudspeakers (1 ... x) the maximum sound propagation time (T max ) is selected and that the individual delay times are calculated in accordance with Ta x = (T max -T x ) x, where Ta is the delay time to be set in sampling cycles of the digital audio signal processing device, x the respective loudspeaker and k the ratio between the processor cycle duration, in which the sound transit times T x and T max were measured, and the sampling cycle time.
Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung an die jeweilige Anordnung der Lautsprecher und des Hörortes ist in vorteilhafter Weise dadurch möglich, daß zur Messung der Schall-Laufzeit nacheinander jeweils einem Lautsprecher ein Impulssignal zugeführt wird, wobei gleichzeitig ein Zeitmesser gestartet wird, der die Zeit mißt, bis an einem Meß-Mikrofon der Schall-Pegel einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Um eine Überlastung von Hochton-Lautsprechern zu vermeiden, kann dabei vorgesehen sein, daß das Impulssignal über ein Tiefpaßfilter, vorzugsweise dritter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 11 kHz, dem Lautsprecher zugeführt wird. Das Impulssignal selbst wird beispielsweise durch ein Rechteckimpuls von etwa 3 ms Dauer realisiert.An adaptation of the device according to the invention to the The respective arrangement of the speakers and the listening location is in advantageously possible in that for measuring the Sound transit time one speaker at a time Pulse signal is supplied, while a Timer is started, which measures the time until one Measuring microphone the sound level a predetermined threshold exceeds. To overload tweeters to avoid, it can be provided that the Pulse signal via a low-pass filter, preferably third Order with a cut-off frequency of 11 kHz, the loudspeaker is fed. The pulse signal itself is, for example realized by a rectangular pulse of approximately 3 ms duration.
Neben der selbsttätigen Anpassung an die Schall-Laufzeiten können bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch andere Anpassungen vorgenommen und gespeichert werden. So ist beispielsweise eine Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die Audiosignale ferner Frequenzgang-Entzerrerschaltungen durchlaufen, daß Mittel zur Messung des Frequenzgangs zwischen den Lautsprechern und einem Meß-Mikrofon vorgesehen sind und daß die Frequenzgang-Entzerrer nach den Ergebnissen der Messung einstellbar sind, wobei die jeweils eingestellten Frequenzgänge der einzelnen Lautsprecher für verschiedene Hörorte speicherbar sind.In addition to the automatic adjustment to the sound transit times can also others in the inventive device Adjustments are made and saved. So is characterized, for example, by further training, that the audio signals further Frequency response equalizer circuits go through that means to measure the frequency response between the speakers and a measuring microphone are provided and that the Frequency response equalizer according to the results of the measurement are adjustable, the respectively set Frequency responses of the individual speakers for different ones Listening locations can be saved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
- Fig. 2
- ein Ablauf-Diagramm zur Erläuterung der Messung der Schall-Laufzeiten und der Schallpegel sowie der anschließenden Einstellung der Verzögerungszeiten und Lautstärke und
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung eines Autos mit vier Lautsprechern und einem Fahrer und mit den durch die Verzögerungszeiten für diese Hörposition entstehenden scheinbaren Lagen der Lautsprecher.
- Fig. 1
- 2 shows a block diagram of a device according to the invention,
- Fig. 2
- a flow chart to explain the measurement of the sound transit times and the sound level as well as the subsequent setting of the delay times and volume and
- Fig. 3
- is a schematic representation of a car with four speakers and a driver and with the apparent positions of the speakers resulting from the delay times for this listening position.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 sind Signalleitungen als durchgezogene Linien und Steuerleitungen als gestrichelte Linien dargestellt.Identical parts are given the same reference symbols in the figures Mistake. In Fig. 1, signal lines are as solid Lines and control lines as dashed lines shown.
Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 stellt den NF-Teil
beispielsweise eines Autoradios dar mit Eingängen 1, 2, 3
für einen Empfangsteil, einen Kassettenspieler und einen
CD-Spieler. Einem weiteren Eingang 4, der lediglich für
eines der Stereo-Signale, beispielsweise das rechte Signal
R, ausgeführt ist, werden Signale eines Mikrofon-Verstärkers
5 zugeführt. Während einer Betriebsart "Messen" befindet
sich der Eingangsumschalter 6 in der Stellung 4, so daß die
Signale des Mikrofon-Verstärkers 5 weitergeleitet werden. In
einer Betriebsart "Wiedergabe" werden Signale von einem der
Eingänge 1, 2 oder 3 über den Eingangsumschalter 6 einem
Stereo-Analog/Digital-Wandler 7 zugeführt. Der
Eingangsumschalter 6 und weitere später beschriebene
Umschalter sind von einer Steuereinrichtung 8 steuerbar.1 represents the NF part
for example a car radio with
Die Ausgänge des Analog/Digital-Wandlers 7 sind mit
Eingängen eines Zweifach-Umschalters 9 verbunden, der
ebenfalls von der Steuereinrichtung 8 steuerbar ist. In der
oberen Stellung des Zweifach-Umschalters 9 gelangen die
digitalisierten Audiosignale L und R zu jeweils zwei
steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 10, 11; 12, 13. Diese
können als Schreib-Lese-Speicher (RAM) auf einem digitalen
Signalprozessor realisiert oder extern an diesen
angeschlossen werden. Der Speicherzugriff erfolgt über die
interne Adressen- und Datenverwaltung des digitalen
Signalprozessors. Die Ablauf-, Umschalt- und Pegelsteuerung
kann durch den digitalen Signalprozessor selbst oder einen
externen Microcontroller erfolgen.The outputs of the analog /
Die Ausgangssignale der steuerbaren
Verzögerungseinrichtungen sind jeweils für den linken
Front-Lautsprecher, für den linken Rück-Lautsprecher, für
den rechten Front-Lautsprecher und für den rechten
Rück-Lautsprecher vorgesehen und daher mit LF, LR, RF und RR
bezeichnet. Diese Signale werden Eingängen eines
Vierfach-Umschalters 14 zugeführt und in der oberen Stellung
des Vierfach-Umschalters zu zwei
Stereo-Digital/Analog-Wandlern 15, 16 weitergeleitet.The output signals of the controllable
Delay devices are each for the left
Front speaker, for the left rear speaker, for
the right front speaker and for the right one
Rear speakers provided and therefore with LF, LR, RF and RR
designated. These signals become inputs of a
Die Ausgangssignale LF', LR', RF' und RR' der
Digital/Analog-Wandler 15, 16 gelangen über steuerbare
Lautstärkesteller 17, 18, 19, 20 und Leistungsverstärker 21,
22, 23, 24 als Signale LF", LR", RF" und RR" zu den
Lautsprechern 25, 26, 27, 28. Ein Meß-Mikrofon 29 kann an
die verschiedenen Hörorte, in einem Kraftfahrzeug die
verschiedenen Sitzpositionen, gebracht werden und ist mit
dem Eingang des Mikrofon-Verstärkers 5 verbunden. The output signals LF ', LR', RF 'and RR' of the
Digital /
An die Steuereinrichtung 8 ist eine Bedien- und
gegebenenfalls Anzeigeeinheit 30 angeschlossen, mit der
außer den üblichen Bedienfunktionen durch eine entsprechende
Tasteneingabe die Messung der Laufzeiten und der
Schall-Pegel eingeleitet werden kann. Für diese Betriebsart
"Messen" wird der Zweifach-Umschalter 9 in die untere
Stellung gesteuert. Ferner sind während der Betriebsart
"Messen" die einzelnen Umschalter des Vierfach-Umschalters
14 unabhängig voneinander derart steuerbar, daß nacheinander
jeweils einer der Umschalter die Mittelstellung (Anschluß an
Testsignal Impuls oder Rauschen) und die anderen Umschalter
die untere Stellung einnehmen, in welcher die jeweiligen
Lautsprecher keine Signale erhalten. Das über die
Signalkette 29, 5, 4, 6, 7, 9 einlaufende Meßsignal MESS
wird dann einem Pegelmesser 31 und anschließend einem
Schwellwert-Diskriminator 32 zugeführt. Dessen Ausgang ist
mit einem Laufzeitmesser 33 verbunden, der im wesentlichen
aus einem Zähler besteht, der von der Steuereinrichtung
zusammen mit einem Impulsgenerator 34 gestartet und durch
das Ausgangssignal des Schwellwert-Diskriminators 32
angehalten wird.An operating and
optionally connected
Der Ausgang des Impulsgenerators ist über ein Tiefpaßfilter
35 mit einem ersten Eingang eines Umschalters 36 verbunden.
An den zweiten Eingang des Umschalters 36 ist ein
Rauschgenerator 37 angeschlossen, der ebenfalls von der
Steuereinrichtung 8 steuerbar ist.The output of the pulse generator is through a
Fig. 2 zeigt den Ablaufplan eines Programms für die
Steuereinrichtung 8 (Fig. 1) während der Betriebsart
"Messen" und in gekürzter Form während der Betriebsart
"Wiedergabe". In der Betriebsart "Wiedergabe" bzw. im
Normalbetrieb sind die üblichen Funktionen, wie
beispielsweise eine manuelle Steuerung der Lautstärkesteller
17 bis 20 und die Auswahl zwischen den Eingängen 1, 2 oder
3, möglich. Ferner können in der Betriebsart "Wiedergabe"
für mehrere Hörorte zuvor abgelegte Laufzeit- und
Lautstärkeeinstellungen aus einem nicht-flüchtigen Speicher
der Steuereinrichtung 8 ausgelesen und den Stellern 10 bis
13 und 17 bis 20 zugeführt werden. Der Zweifach-Umschalter 9
und der Vierfach-Umschalter 14 befinden sich in der oberen
Stellung o.Fig. 2 shows the flow chart of a program for the
Control device 8 (Fig. 1) during the operating mode
"Measure" and in abbreviated form during the operating mode
"Reproduction". In the operating mode "Playback" or in
Normal operation are the usual functions, such as
for example manual control of the volume controls
17 to 20 and the choice between
Der Programmteil 41, der diese Funktionen bewirkt, wird
zyklisch durchlaufen, wobei vor jeder Wiederholung eine
Abfrage erfolgt, ob eine akustische Einmessung erfolgen
soll. Ist dieses mit Hilfe der Bedieneinrichtung 30
eingegeben worden, so wird nach der Verzweigung 42 die
Betriebsart "Messen" aktiviert. In einem Programmteil 43
werden die Lautstärkesteller 17 bis 20 (Fig. 1) auf einen
definierten Normwert (mittlere Lautstärke) eingestellt.
Ferner wird in diesem Programmteil darauf gewartet, daß der
Bediener das Meß-Mikrofon 29 (Fig. 1) an den ersten zu
messenden Hörort gebracht hat.The
Danach werden im Programmteil 44 der Eingangsumschalter auf
den Eingang 4 und der Doppel-Umschalter 6 in die untere
Stellung gesteuert. Der Vierfach-Umschalter 14 wird für den
jeweils einzumessenden Kanal auf die mittlere Stellung m und
für die anderen Kanäle auf die untere Stellung u gebracht,
in welcher eine Stummschaltung der angeschlossenen
Lautsprecher erfolgt.Then the input switch in the
Bei 45 wird der Umschalter 36 auf die linke Stellung 1
gestellt, während der Impulsgenerator 34 und der
Laufzeitmesser 33 gestartet werden. Sobald der Schall-Pegel
am Meß-Mikrofon einen bestimmten Schwellwert überschreitet,
wird bei 46 der Laufzeitmesser 33 angehalten und der Meßwert
in der Steuereinrichtung 8 (Fig. 1) gespeichert. At 45, the
Danach wird im Programmteil 47 der Umschalter 36 in die
rechte Stellung r gebracht und der Rauschgenerator für eine
Zeit von etwa 500 ms in Betrieb genommen. Mit Hilfe des
Pegelmessers 31 erfolgt bei 48 eine Ermittlung des
durchschnittlichen Rauschpegels am Mikrofon über einen Teil
des Zeitfensters, beispielsweise über 200 ms. Dieser Wert
wird ebenfalls gespeichert.Then the
Bei 49 verzweigt sich das Programm in Abhängigkeit davon, ob
alle vier Kanäle eingemessen wurden. Ist dieses noch nicht
der Fall, werden die Programmteile 44 bis 49 für den
nächsten Kanal wiederholt. Sind jedoch alle vier Kanäle
eingemessen, liegen für die Laufzeiten der vier Kanäle die
Meßwerte TLF, TRF, TLR, TRR (Tx) und für die Lautstärkepegel
die Meßwerte LLF, LRF, LLR, LRR (Lx) vor.At 49 the program branches depending on whether all four channels have been measured. If this is not yet the case, the
Im anschließenden Programmteil 50 werden die einzustellenden
Verzögerungszeiten für die Verzögerungseinrichtungen 10 bis
13 gemäß Tax = (Tmax-Tx)·k berechnet, wobei Ta die
einzustellende Verzögerungszeit in Abtastzyklen der
digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung, x den
jeweiligen Lautsprecher (LF, RF, LR, RR) und k das
Verhältnis zwischen der Prozessor-Zyklusdauer, in welcher
die Schall-Laufzeiten Tx gemessen wurden, und der
Abtastzyklusdauer bezeichnet. Zuvor wurde aus den gemessenen
Schall-Laufzeiten die maximale Schall-Laufzeit Tmax (in
Prozessor-Zyklen) ermittelt. Ferner erfolgt im Programmteil
50 die Einstellung der Verzögerungseinrichtungen 10 bis 13
auf die errechneten Werte und eine Speicherung der vier
Werte zusammen mit einer Angabe des zugehörigen Hörortes in
einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinrichtung.In the subsequent program part 50, the delay times to be set for the
Im Programmteil 51 folgen die entsprechenden Schritte für
die gemessenen Lautstärkepegel Lx. Zunächst wird Lmax
gebildet. Danach werden Lax = Lmax-Lx für die verschiedenen
Lautsprecher berechnet. Die vier Ausgleichspegel Lax werden
als fester Offset zum jeweiligen vom Benutzer eingestellten
Lautstärkepegel in den einzelnen Kanälen hinzuaddiert. Die
Ausgleichspegel werden nach ihrer Berechnung im
nicht-flüchtigen Speicher für den zugehörigen Hörort
abgelegt.In
Eine Verzweigung 52 erfolgt in Abhängigkeit davon, ob noch
weitere Hörorte eingemessen werden sollen. Ist dieses nicht
der Fall, werden bei 53 die Lautstärkesteller auf die vor
dem Aktivieren der Betriebsart "Messen" vorhandenen Werte
zuzüglich des im Programmteil 51 ermittelten Offsets
eingestellt. Bei 53 wird ferner wieder derjenige Eingang 1,
2 oder 3 eingestellt, der vor dem Einmessen aktiv war.
Außerdem werden die übrigen Umschalter entsprechend der
Betriebsart "Wiedergabe" umgeschaltet. Das Programm wird
dann bei 41 fortgesetzt. Sollen jedoch noch weitere Hörorte
eingemessen werden, was durch eine entsprechende Eingabe
erfolgt, wird das Programm nach der Verzweigung 52 bei 43
wiederholt.A
Fig. 3 zeigt schematisch ein Auto 60 mit einem Fahrer 61 und
vier Lautsprechern 25, 26, 27, 28. Die Abstände a, b, c und
d vom Kopf des Fahrers zu den einzelnen Lautsprechern sind
verschieden groß. Dadurch treten die eingangs erwähnten
nachteiligen Effekte auf. Bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung wird durch den Laufzeitausgleich mit Hilfe der
steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 10 bis 13 (Fig. 1) der
für den psycho-akustischen Höreindruck wirksame Abstand zu
allen Lautsprechern gleich groß gemacht. Dabei behält der
vom Fahrer 61 am weitesten entfernt liegende Lautsprecher 28
seinen Abstand d bei. Die weiteren Lautsprecher erhalten
durch den Laufzeitausgleich ebenfalls einen Abstand von d
und befinden sich scheinbar in den Positionen 25', 26' und
27', die auf einem Kreis um den Fahrer 61 liegen.3 schematically shows a
Claims (10)
- Device for stereophonic reproduction in an enclosed space, preferably in a motor vehicle, having a plurality of loudspeakers and at least one listening location which may be at various distances from the loudspeakers, audio signals which are provided for reproduction using the individual loudspeakers (25, 26, 27, 28) passing through delay devices (10, 11, 12, 13) whose delay time is settable, characterized in that means (5, 29, 31, 32, 33, 34, 35) are provided for measuring the sound propagation times from the individual loudspeakers (25, 26, 27, 28) to the listening location, and in that the delay times can be set automatically such that the sum of the sound propagation time and the delay time set in each case is the same for all loudspeakers (25, 26, 27, 28).
- Device according to Claim 1, characterized in that means (5, 29, 31, 37) are additionally provided for measuring the sound levels produced at the listening location by the individual loudspeakers (25, 26, 27, 28) as a result of reproduction of a measured signal, preferably a noise signal, and in that the volume of the individual loudspeakers (25, 26, 27, 28) can be automatically preset for the purpose of compensating for level differences.
- Device according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the delay times set, and possibly presets for the volume, can be stored on a non-volatile basis for a plurality of listening locations.
- Device according to Claim 3, characterized in that information about which of the stored delay times, and possibly of the stored presets for the volume, are supplied to the delay devices (10, 11, 12, 13) when the device is turned on can likewise be stored on a non-volatile basis.
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the delay devices (10, 11, 12, 13) are formed by digital memories from which the respective audio signals to be delayed are read with a time delay with respect to writing.
- Device according to Claim 5, characterized in that the digital memories are parts of a digital audio signal processing device, in that the device is suitable for selecting, once the sound propagation times (Tx) have been measured for all the loudspeakers, the maximum sound propagation time (Tmax) from said sound propagation times (Tx) and calculating the individual delay times in accordance with Tax = (Tmax - Tx)·k, where Ta denotes the delay time to be set in sampling cycles of the digital audio signal processing device, x denotes the respective loudspeaker and k denotes the ratio between the processor cycle duration in which the sound propagation times Tx and Tmax were measured and the sampling cycle duration.
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is suitable, for the purpose of measuring the sound propagation time, for successively supplying a pulsed signal to a respective loudspeaker and at the same time starting a chronometer (33) which measures the time until the sound level exceeds a prescribed threshold value at a measurement microphone (29).
- Device according to Claim 7, characterized in that the pulsed signal is produced by a square-wave pulse having a length of at least 3 ms.
- Device according to one of Claims 7 and 8, characterized in that it is suitable for supplying the pulsed signal to the loudspeaker (25, 26, 27, 28) via a low-pass filter (35), preferably of third order with a cut-off frequency of 11 kHz.
- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the audio signals additionally pass through frequency response equalizer circuits, in that means are provided for measuring the frequency response between the loudspeakers and a measurement microphone, and in that the frequency response equalizers can be set on the basis of the results of the measurement, the respectively set frequency responses of the individual loudspeakers being capable of being stored for various listening locations.
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