EP1401243B1 - Method for optimizing an audio signal - Google Patents

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EP1401243B1
EP1401243B1 EP02021050A EP02021050A EP1401243B1 EP 1401243 B1 EP1401243 B1 EP 1401243B1 EP 02021050 A EP02021050 A EP 02021050A EP 02021050 A EP02021050 A EP 02021050A EP 1401243 B1 EP1401243 B1 EP 1401243B1
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EP
European Patent Office
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audio signal
signal
difference
modified
microphone
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/007—Two-channel systems in which the audio signals are in digital form

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing an audio signal.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the transmission of an audio signal from a signal source 1 in a sound space 5 according to the prior art.
  • the audio signal can optionally be replaced by a device 2 (for example, an equalizer or a controller) to thereby be modified to reduce disturbing changes.
  • the signal will light up Amplifier 3 and passes to a speaker 4, in which the electromagnetic Signal is converted into sound waves.
  • a consideration of the geometry the sound space 5 is not provided.
  • a major disadvantage of the known from the prior art and methods Devices is that the optimization or compensation of modified Audio signals only with respect to individual transmission components and / or individual modification types of the audio signal are performed.
  • Another Disadvantage of the prior art is that a compensation or optimization of the audio signal once, i. usually at the beginning of the audio signal transmission, is carried out. Occur during transmission changes on, be it the electronic components, be it the sonicated room (for example by changing the number of people therein), this can not considered. It is therefore the object of the present invention to overcome the mentioned disadvantages of the prior art and a method for optimizing an audio signal with which in particular a Variety of modifications of the audio signal even during the course of a Audio transmission can be compensated and optimized.
  • This method thus allows modifications of an audio signal, too may occur later during an audio transmission, continuously optimize or to compensate.
  • the inventive method is also not limited to optimizing an audio signal for particular audio components; The process can be independent of the components used to achieve an optimization.
  • the optimization not on individual frequency ranges, For example, the low frequency range is limited.
  • the method of the invention may comprise the step of converting an analog signal into a digital signal or a digital signal in include an analog signal. So if, for example, an audio signal in analog Is present, it can be digitized to provide a simple way of doing so To allow analysis in the frequency domain.
  • the (analog or digital) audio signal which corresponds in particular to the original signal, as a reference signal for the modified audio signal is used to provide an optimized audio signal to obtain.
  • determining the difference of a predetermined Audio signal and a modified audio signal performed in real time.
  • the audio signal or can temporal sections of the audio signal are stored so that the difference a predetermined stored audio signal and a modified audio signal is determined.
  • step a) of the method can be the step deciding whether the difference is in the time domain and / or in the frequency domain is determined include. For example, if the predetermined audio signal is such has been modified that the modification in a simple way from the difference in Time range is recognizable, can - in particular to save computing time - decided Be that transforming the signals into the frequency domain should not be performed. In this case, the optimized audio signal can only be determined using the difference in the time domain.
  • a transformation from the time domain to the frequency domain or vice versa can be carried out by known standard methods, for example with Help of a Fourier transformation. According to an advantageous alternative can also a wavelet transformation is performed.
  • Step a) comprising the step of: determining the frequency spectrum of the predetermined one Audio signal and the modified audio signal.
  • Step a) the step: scaling the predetermined audio signal and / or the modified audio signal in the time domain and / or in the frequency domain. Consequently for example, an amplified modified audio signal may be added to the amplitude of the predetermined audio signal, whereby a comparison of the signals or determining the difference between the predetermined audio signal and the modified one Audio signal is simplified.
  • Step b) the step of: adding the frequency spectrum of the predetermined one Audio signal and the difference spectrum from the frequency spectra of the predetermined Audio signal and the modified audio signal.
  • the difference spectrum is thus determined so that it has the appropriate sign.
  • the addition of the difference spectrum thus become frequencies or frequency ranges of the modified audio signal resulting from the predetermined audio signal For example, differ in amplitude, compensated, resulting in an optimized Audio signal results. Due to such optimization, the optimized Audio signal after the transmission as closely as possible to the predetermined audio signal.
  • Step b) may comprise the step of: deciding on optimizing the Audio signal. For example, from an analysis of the difference of a predetermined Audio signal and modified audio signal result in a change the audio signal no further optimization or meaningful optimization more results. Such a case may arise if an audio component operated outside of its specification. For example, a tolerance range for the difference between audio signal and modified audio signal be performed, within which a change of the audio signal shall be. Outside the tolerance range is preferable to unnecessary calculations to avoid any change in the audio signal made.
  • the modified audio signal with At least one microphone, in particular, the influences of space, in the at least one microphone is located, takes into account the audio signal. Due to the continuous operation of the method can therefore be guaranteed be that changes in the sound space, for example, by changes in the Number of persons in the room, immediately in the optimization of the audio signal be taken into account.
  • the at least one microphone is placed so that the audio signal recorded by the at least one microphone corresponds to the audio signal received by a potential listener in the room would.
  • all the methods described above can be the step of Include surveying.
  • the characteristics the transmission path determined and in particular also stored become. These characteristics can then be used in the optimization of the audio signal be taken into account. If a modified audio signal by at least one Microphone can be recorded in the Einmessvorgang also the characteristics of the at least one microphone.
  • individual characteristics of the transmission path or the at least one microphone is stored without its own calibration process, for example, by assuming predetermined characteristic curves. The save The characteristics mentioned thus make it possible to carry out the method regardless of the type and / or arrangement of the components used.
  • the first modified audio signal in electromagnetic form for example by after the amplifier is tapped, and a second modified Audio signal in the form of sound waves present, recorded via a microphone become.
  • a separation is particularly advantageous if to accept is that the modification of the electromagnetic waves in essence is constant in time, while the sound waves are changing due to changing Ambient conditions are modified over time varying.
  • the device may further devices for carrying out the above-described developments of the invention Have method.
  • the device may advantageously comprise means for deciding have an optimization of the audio signal.
  • the invention also provides a computer program product which directly can be loaded into the main memory of a digital computer and Command code sections comprising the steps of all previously described Procedures are executed when the computer program product on a Computer is running.
  • the invention also provides a computer program product based on a computer readable medium is stored and computer readable program means includes, which performs the steps of all previously described methods when the computer program product is running on a computer.
  • a device 7 is arranged between signal source 1 and loudspeaker 4, to optimize the audio signal.
  • the optimization device 7 arranged as close to the signal source 1, so that thereby the influences subsequent audio components, such as an amplifier 3, can be compensated.
  • the signal is tapped after the amplifier 3 and via the signal path. 8 led to the optimization device 7; on the other hand, the modified signal Also recorded on a arranged in the sound space 5 microphone 6 and returned to the optimization device 7 via the signal path 9.
  • the modified audio signal with that of the Signal source 1 coming original signal or reference signal compared, from which an optimized audio signal is determined.
  • Such a feedback of the modified Audio signal can be made at any point in the transmission path. All in all is assumed in each case that the original signal or the reference signal the actual signal desired for propagation in the sound space 5 is.
  • the original signal can therefore also be an already pre-processed electronically Signal (e.g., by psychoacoustic effectors).
  • the two feedback paths (from the amplifier output or the sound chamber) Depending on the requirements and technical equipment, they may also be available individually be. By using both feedback paths, however, one can better result can be achieved.
  • a calibration procedure is performed to determine the characteristics to determine the audio transmission component.
  • This process is to ensure that all components along the transmission path and in the sound room their final state in electrical and acoustic Respects have taken and the amplifier to the maximum expected Gain is set.
  • the microphone characteristic should be predetermined.
  • the characteristic of an unknown Microphones are determined. So if the overall system has not been calibrated yet is, for example, externally generated characteristics of the microphone can be stored become.
  • An alternative is to use a microphone theoretical editor or from an existing data sheet transferred to. The microphone characteristics are stored, preferably in the optimization device 7.
  • the predetermined input signals are also used to determine static optimization quantities used for the signal to the input of the amplifier 3. It these are in particular limits for loudspeaker and amplifier input signals, the signal delay u.s.w. as well as a static amplifier difference spectrum and a static microphone difference spectrum, as in the following is explained in detail.
  • the original signal is using the during the calibration process modified static data (transmission characteristics) modified. If the output signal generated by this modified original signal deviates, i.e. at the microphone and / or amplifier output, still from the original signal, Further dynamic corrections are performed. These corrections or Compensations are continuously determined and adjusted.
  • the detected output signals can be both in the time and in the frequency domain be analyzed as deviations from the original signal. Occur deviations to the original signal, as they are in particular from the difference signal or the difference spectrum, the signal is transmitted by the optimization device 7 modified to the input of the amplifier 3 such that the in Sound space reproduced signal the greatest possible agreement with the Original signal has.
  • signal anomalies in the time domain e.g., clipping or other distortions
  • in the frequency domain e.g., selective Amplification or attenuation of individual frequency ranges by echo, Interference, beating or the like
  • appropriate measures e.g. Amplitude, selective increase or attenuation of individual frequency ranges or similar
  • a special effect can occur if extraneous noise, such as environmental noise, exist in the sound space and the frequency spectrum of the extraneous noise in sufficient Scope is present in the original signal.
  • extraneous noise such as environmental noise
  • the frequency spectrum of the extraneous noise in sufficient Scope is present in the original signal.
  • an extensive Reduction or extinction of the external noise by appropriate Compensation achieved in the signal emitted by the speaker in the sound space become.
  • the microphone is suitably positioned in the sound space, so that in particular none unspecific for the sound space Foreign noises occur at the location of the microphone.
  • the microphone can use multiple microphones be positioned at different locations of the sound space.
  • Analog input signals are initially digitized and digitally present output signals are converted into analogue. According to sampling theorem is used for signal conversion of a sampling rate, at least twice as high as the maximum frequency to be processed in the Input signal is.
  • FIG. 3 An overview of the signal processing according to the embodiment is in Figure 3 shown.
  • the signal processing shown in Figure 3 takes place completely in the optimization device 7 instead.
  • the original signal can be either analog or digital.
  • the optimization device 7 may be appropriate depending on the type of expected source signal be configured. If it is an analog source signal, it will first digitized in an A / D converter. There is now a digital audio signal before, which assumes the function of a reference signal. This reference signal is processed, that is, the signal is Fourier transformed from the time domain converted into the frequency domain, so that both a reference signal and a Reference spectrum is available.
  • FIG. 5 is an exemplary illustration of the analysis of the signal from the amplifier output to see.
  • Signal paths 10 and 10 are used in determining the to be stored amplifier characteristics used.
  • the optimization process is the digitized and normalized signal from the amplifier output taking into account the determined during the Einmessvorgangs and stored amplifier characteristics in the time domain with the reference signal and amplifier typical signal anomalies (eg clipping and others) Distortions).
  • an amplifier difference spectrum is generated which is used in further processing leads to a reduction of the amplitude at the amplifier input.
  • the difference spectrum is done by subtracting the considered spectrum (from the amplifier output) determined by the reference spectrum. This amplifier difference spectrum represents the deviations at the amplifier output relative to the reference spectrum available. If there is no signal at the amplifier output, the amplifier difference spectrum by applying during the Einmessvorgangs ascertained amplifier characteristics to the reference spectrum (static operation).
  • FIG. 1 One analog microphone signal is first digitized (see Figure 3). By Fourier transformation then the signal from the time domain to the frequency domain transferred. Taking into account the microphone characteristic, the frequency spectrum becomes calculated, which is currently present in the sound room. Again, there is a scaling or normalization to the amplitude of the reference signal instead of, in the ideal case to calculate linear amplification. This is done in the same way as before written case of the amplifier signal cyclically determines the current gain. When using multiple microphones, this will be signal conditioning for each Microphone performed and then an average formed. Alternatively, you can a weighted averaging is done to different weights of the different microphone locations with respect to the local sound optimization. This is then a normalized frequency spectrum from the microphone to Available.
  • the analysis of the microphone signal is shown schematically in FIG.
  • the normalized signal from the microphone is taken into account during the the calibration process determined characteristics of the loudspeaker-sound-space combination compared in the time domain with the reference signal and also for this Transmission segment typical signal anomalies (e.g. and other distortions).
  • the frequency spectrum for the amplifier input exclusively by adding the amplifier difference spectrum and of the reference spectrum. So in this case, there really is no analysis of the signal from the microphone. In this embodiment So it is decided, in which case an analysis of the signal from the microphone actually is carried out.
  • a difference spectrum will be created determined by subtracting the spectrum under consideration from the reference spectrum.
  • This microphone difference spectrum represents the deviations on the microphone are present based on the reference spectrum. There is no signal from the microphone On, the microphone difference spectrum is determined solely by using the the Einmessvorgangs determined Nicolsweg malfunctionisinga on the reference spectrum determined (static operation).
  • the processing of the audio signal to the amplifier input is done by addition a difference spectrum and the reference spectrum. If at the amplifier output a signal anomaly was determined, the frequency spectrum for the Amplifier input only by adding the amplifier difference spectrum generated to the reference spectrum. Otherwise, the microphone difference spectrum becomes added to the reference spectrum.
  • the frequency spectrum for the amplifier input amplified compared to the reference spectrum in the microphone spectrum weakened Frequencies and attenuates amplified frequencies.
  • This signal is transferred from the frequency range in the time domain, in an analog Signal converted and supplied to the amplifier input.
  • the signal processing runs during the calibration analogous to Processing in normal operation.
  • a key difference is during the calibration process, the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored.
  • the static microphone difference spectrum becomes equated with the static amplifier differential spectrum. Is at the time of the calibration no signal from the amplifier available (not connected) the static amplifier difference spectrum is equated with a zero spectrum; it is assumed that at the amplifier output no deviation to the reference spectrum.
  • the acoustic part of the transmission path - the signals of the different Channels can no longer be recorded without overlay in the same way as in electronic part of the transmission path. Therefore, the following method can be used to make the feedback per channel individual and optimal.
  • Measurements are made showing the proportion of each channel in the microphone recorded signal - and thus the position of the microphone in the sound space - determine.
  • each channel is individually with a defined Input signal (for example white noise) or the channels simultaneously with clearly distinguishable input signals (e.g., different discrete frequencies) acted upon and recorded the corresponding effects on the microphone.

Abstract

Method for optimizing an audio signal in which the difference between a predefined audio signal and a modified signal that results from the predefined audio signal is continually determined. The signal difference is continuously determined in the time and or the frequency domain to provide an optimized audio signal. An Independent claim is made for a device for optimizing an audio signal with an arrangement for continuously determining the difference between a predefined audio signal and a modified audio signal derived from it and an arrangement for continuously determining an optimum audio signal based on the determined difference, whereby the difference is determined in the time or frequency domain.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren eines Audiosignals.The invention relates to a method for optimizing an audio signal.

Bei einer herkömmlichen Audiosignal-Übertragung unterliegt das zu übertragende Signal von seiner Quelle bis zum Ohr eines Zuhörers einer Vielzahl von signalverändemden und -verfälschenden Einflüssen. Zu diesen Veränderungen gehören einerseits Modifikationen des elektromagnetischen Signals und andererseits Modifikationen der Schallwellen. Modifikationen des elektromagnetischen Signals können beispielsweise durch Kabel, Verstärker, Lautsprecherchassis, Lautsprechergehäuse und ähnliche Vorrichtungen verursacht werden. Veränderungen der Schallwellen ergeben sich beispielsweise aus der Geometrie eines Raumes, in dem die Schallwellen übertragen werden, oder auch durch die Materialien, an denen die Schallwellen reflektiert werden. Aus dem Stand der Technik sind technische Systeme bekannt, mit deren Hilfe versucht wird, gewisse Veränderungen des elektromagnetischen Signals selektiv zu kompensieren, indem aufeinander abgestimmte Teilkomponenten (z.B. Lautsprecherboxen und Verstärker, evtl. ergänzt durch sogenannte Equalizer oder Controller) zum Einsatz kommen. Dies kann in einer Verminderung der Einflüsse einzelner Komponenten resultieren, aber nicht zwingend in einer Optimierung des gesamten Übertragungsverhaltens. Außerdem stellt diese Vorgehensweise eine starke Einschränkung der Auswahl- und Kombinationsmöglichkeiten beim Aufbau von Übertragungssystemen für unterschiedliche Zielsetzungen dar.In a conventional audio signal transmission subject to be transmitted Signal from its source to the ear of a listener of a variety of signal modifiers and falsifying influences. These changes include on the one hand modifications of the electromagnetic signal and on the other hand modifications the sound waves. Modifications of the electromagnetic signal can for example, by cable, amplifier, speaker chassis, speaker cabinet and similar devices are caused. Changes in sound waves arise, for example, from the geometry of a room in which the Sound waves are transmitted, or by the materials in which the Sound waves are reflected. From the prior art are technical systems known, with the help of which attempts are made to certain changes of the electromagnetic Selectively compensate for signals by matching them Subcomponents (for example, speakers and amplifiers, possibly supplemented by so-called equalizers or controllers) are used. This can be done in a reduction in the effects of individual components, but not mandatory in an optimization of the entire transmission behavior. Furthermore This approach is a strong limitation of the selection and combination options in the construction of transmission systems for different Objectives.

Sehr nachteilig auf die Qualität einer Audiosignal-Übertragung wirken sich auch mit herkömmlichen Systemen schwierig zu beschallende Räumlichkeiten (z.B. Sporthallen, Freigelände, u.s.w.) aus. Auch der Betrieb einzelner Komponenten außerhalb ihrer Spezifikation, beispielsweise durch Kombination von nicht aufeinander abgestimmten Komponenten (bzgl. Leistung, Frequenzgang, Ein-/Ausgangsspezifikation, etc.), ergibt eine oftmals unerwünschte Modifikation des ursprünglichen Audiosignals.Very disadvantageous to the quality of an audio signal transmission also have an effect conventional systems difficult to sonicate premises (e.g. Outdoor area, etc.). Also, the operation of individual components outside their specification, for example, by not combining each other tuned components (with regard to power, frequency response, input / output specification, etc.), often results in unwanted modification of the original one Audio signal.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die Übertragung eines Audiosignals von einer Signalquelle 1 in einem Schallraum 5 gemäß dem Stand der Technik. Nach dem Stand der Technik kann das Audiosignal optional durch eine Vorrichtung 2 (beispielsweise ein Equalizer oder ein Controller) modifiziert werden, um dadurch störende Veränderungen zu reduzieren. Danach durchleuchtet das Signal einen Verstärker 3 und gelangt zu einem Lautsprecher 4, bei dem das elektromagnetische Signal in Schallwellen umgewandelt wird. Eine Berücksichtigung der Geometrie des Schallraumes 5 ist nicht vorgesehen.FIG. 1 shows a schematic representation of the transmission of an audio signal from a signal source 1 in a sound space 5 according to the prior art. To In the prior art, the audio signal can optionally be replaced by a device 2 (for example, an equalizer or a controller) to thereby be modified to reduce disturbing changes. After that, the signal will light up Amplifier 3 and passes to a speaker 4, in which the electromagnetic Signal is converted into sound waves. A consideration of the geometry the sound space 5 is not provided.

Ein wesentlicher Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen besteht darin, dass die Optimierung bzw. Kompensierung von modifizierten Audiosignalen nur bzgl. einzelner Übertragungskomponenten und/oder einzelner Modifikationsarten des Audiosignals durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik liegt darin, dass eine Kompensierung bzw. Optimierung des Audiosignals einmalig, d.h. üblicherweise zu Beginn der Audiosignal-Übertragung, durchgeführt wird. Treten während der Übertragung Veränderungen auf, sei es der elektronischen Komponenten, sei es des beschallten Raumes (beispielsweise durch Veränderung der darin befindlichen Personenzahl), kann dies nicht berücksichtigt werden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Optimieren eines Audiosignals bereitzustellen, mit dem insbesondere eine Vielzahl von Modifikationen des Audiosignals auch während des Verlaufs einer Audioübertragung kompensiert und optimiert werden können.A major disadvantage of the known from the prior art and methods Devices is that the optimization or compensation of modified Audio signals only with respect to individual transmission components and / or individual modification types of the audio signal are performed. Another Disadvantage of the prior art is that a compensation or optimization of the audio signal once, i. usually at the beginning of the audio signal transmission, is carried out. Occur during transmission changes on, be it the electronic components, be it the sonicated room (for example by changing the number of people therein), this can not considered. It is therefore the object of the present invention to overcome the mentioned disadvantages of the prior art and a method for optimizing an audio signal with which in particular a Variety of modifications of the audio signal even during the course of a Audio transmission can be compensated and optimized.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß handelt es sich dabei um ein Verfahren zum Optimieren eines Audiosignals mit den Schritten:

  • a) kontinuierliches Bestimmen der Differenz eines vorbestimmten Audiosignals und eines modifizierten Audiosignals,
    wobei die Differenz im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich bestimmt wird und vorzugsweise in Echtzeit durchgeführt wird, und
  • b) kontinuierliches Bestimmen eines optimierten Audiosignals unter Verwendung der Differenz im Zeitbereich und/oder Frequenzbereich,
    • wobei das optimierte Audiosignal aus dem vorbestimmten Audiosignal und der Differenz im Zeitbereich und/oder Frequenzbereich resultiert, und
    wobei das modifizierte Audiosignal aus dem optimierten Audiosignal resultiert. This object is achieved by the method according to claim 1. According to the invention, this is a method for optimizing an audio signal with the steps:
  • a) continuously determining the difference of a predetermined audio signal and a modified audio signal,
    wherein the difference in the time domain and / or in the frequency domain is determined and preferably performed in real time, and
  • b) continuously determining an optimized audio signal using the difference in time domain and / or frequency domain,
    • wherein the optimized audio signal results from the predetermined audio signal and the difference in the time domain and / or frequency domain, and
    wherein the modified audio signal results from the optimized audio signal.

    Dieses Verfahren ermöglicht somit, Modifikationen eines Audiosignals, die auch später während einer Audioübertragung auftreten können, kontinuierlich zu optimieren bzw. zu kompensieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem nicht auf die Optimierung eines Audiosignals für bestimmte Audiokomponenten beschränkt; das Verfahren kann unabhängig von den verwendeten Komponenten eine Optimierung erzielen. Hinzu kommt, dass durch den Vergleich des Audiosignals mit dem modifizierten Audiosignal die Optimierung nicht auf einzelne Frequenzbereiche, beispielsweise den Tieftonbereich, beschränkt ist. Vorteilhaftenrveise kann das Verfahren automatisiert durchgeführt werden.This method thus allows modifications of an audio signal, too may occur later during an audio transmission, continuously optimize or to compensate. The inventive method is also not limited to optimizing an audio signal for particular audio components; The process can be independent of the components used to achieve an optimization. In addition, by comparing the audio signal with the modified audio signal, the optimization not on individual frequency ranges, For example, the low frequency range is limited. Vorteilhaftenrveise the procedure can be automated.

    Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt eines Umwandelns eines analogen Signals in ein digitales Signal oder eines digitalen Signals in ein analoges Signal umfassen. Falls also beispielsweise ein Audiosignal in analoger Form vorliegt, kann es digitalisiert werden, um auf diese Weise eine einfache Analyse im Frequenzbereich zu ermöglichen.Preferably, the method of the invention may comprise the step of converting an analog signal into a digital signal or a digital signal in include an analog signal. So if, for example, an audio signal in analog Is present, it can be digitized to provide a simple way of doing so To allow analysis in the frequency domain.

    Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also das (analoge oder digitale) Audiosignal, das insbesondere dem Ursprungssignal entspricht, als Referenzsignal für das modifizierte Audiosignal verwendet, um auf diese Weise ein optimiertes Audiosignal zu erhalten. Vorzugsweise wird das Bestimmen der Differenz eines vorbestimmten Audiosignals und eines modifizierten Audiosignals in Echtzeit durchgeführt. Gemäß einer vorteilhaften Alternative kann das Audiosignal bzw. können zeitliche Abschnitte des Audiosignals gespeichert werden, so dass die Differenz eines vorbestimmten gespeicherten Audiosignals und eines modifizierten Audiosignals bestimmt wird. In the method according to the invention, therefore, the (analog or digital) audio signal, which corresponds in particular to the original signal, as a reference signal for the modified audio signal is used to provide an optimized audio signal to obtain. Preferably, determining the difference of a predetermined Audio signal and a modified audio signal performed in real time. According to an advantageous alternative, the audio signal or can temporal sections of the audio signal are stored so that the difference a predetermined stored audio signal and a modified audio signal is determined.

    Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann Schritt a) des Verfahrens den Schritt eines Entscheidens, ob die Differenz im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich bestimmt wird, umfassen. Falls beispielsweise das vorbestimmte Audiosignal derart modifiziert wurde, dass die Modifikation in einfacher Weise aus der Differenz im Zeitbereich erkennbar ist, kann - insbesondere um Rechenzeit zu sparen - entschieden werden, dass ein Transformieren der Signale in den Frequenzbereich nicht durchgeführt werden soll. In diesem Fall kann das optimierte Audiosignal nur unter Verwendung der Differenz im Zeitbereich bestimmt werden.According to an advantageous development, step a) of the method can be the step deciding whether the difference is in the time domain and / or in the frequency domain is determined include. For example, if the predetermined audio signal is such has been modified that the modification in a simple way from the difference in Time range is recognizable, can - in particular to save computing time - decided Be that transforming the signals into the frequency domain should not be performed. In this case, the optimized audio signal can only be determined using the difference in the time domain.

    Eine Transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich oder umgekehrt kann mit bekannten Standardverfahren durchgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Fouriertransformation. Gemäß einer vorteilhaften Alternative kann auch eine Wavelettransformation durchgeführt werden.A transformation from the time domain to the frequency domain or vice versa can be carried out by known standard methods, for example with Help of a Fourier transformation. According to an advantageous alternative can also a wavelet transformation is performed.

    Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren kann Schritt a) den Schritt umfassen: Bestimmen des Frequenzspektrums des vorbestimmten Audiosignals und des modifizierten Audiosignals. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn die Modifikationen in einfacher Weise über das Spektrum detektiert werden können. Gemäß einer vorteilhaften Alternative wird zunächst das Differenzsignal aus dem vorbestimmten Audiosignal und dem modifizierten Audiosignal bestimmt und anschließend das entsprechende Differenzspektrum bestimmt.According to an advantageous development of all previously described methods can Step a) comprising the step of: determining the frequency spectrum of the predetermined one Audio signal and the modified audio signal. This is special Advantage, if the modifications detected in a simple manner over the spectrum can be. According to an advantageous alternative, first the difference signal from the predetermined audio signal and the modified audio signal determines and then determines the corresponding difference spectrum.

    Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren umfasst Schritt a) den Schritt: Skalieren des vorbestimmten Audiosignals und/oder des modifizierten Audiosignals im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich. Somit kann beispielsweise ein verstärktes modifiziertes Audiosignal auf die Amplitude des vorbestimmten Audiosignals normiert werden, wodurch ein Vergleich der Signale bzw. das Bestimmen der Differenz von vorbestimmtem Audiosignal und modifiziertem Audiosignal vereinfacht wird.According to an advantageous development of all previously described methods Step a) the step: scaling the predetermined audio signal and / or the modified audio signal in the time domain and / or in the frequency domain. Consequently For example, an amplified modified audio signal may be added to the amplitude of the predetermined audio signal, whereby a comparison of the signals or determining the difference between the predetermined audio signal and the modified one Audio signal is simplified.

    Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren umfasst Schritt b) den Schritt: Addieren des Frequenzspektrums des vorbestimmten Audiosignals und des Differenzspektrums aus den Frequenzspektren des vorbestimmten Audiosignals und des modifizierten Audiosignals. Das Differenzspektrum wird also derart bestimmt, dass es das entsprechende Vorzeichen aufweist. Durch die Addition des Differenzspektrums werden somit Frequenzen oder Frequenzbereiche des modifizierten Audiosignals, die sich von dem vorbestimmten Audiosignal beispielsweise in der Amplitude unterscheiden, kompensiert, wodurch sich ein optimiertes Audiosignal ergibt. Auf Grund einer solchen Optimierung weist das optimierte Audiosignal nach der Übertragung eine größtmögliche Ähnlichkeit mit dem vorbestimmten Audiosignal auf.According to a preferred development of all previously described methods Step b) the step of: adding the frequency spectrum of the predetermined one Audio signal and the difference spectrum from the frequency spectra of the predetermined Audio signal and the modified audio signal. The difference spectrum is thus determined so that it has the appropriate sign. By the addition of the difference spectrum thus become frequencies or frequency ranges of the modified audio signal resulting from the predetermined audio signal For example, differ in amplitude, compensated, resulting in an optimized Audio signal results. Due to such optimization, the optimized Audio signal after the transmission as closely as possible to the predetermined audio signal.

    Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der zuvor beschriebenen Verfahren kann Schritt b) den Schritt umfassen: Entscheiden über eine Optimierung des Audiosignals. Beispielsweise könnte sich aus einer Analyse der Differenz von vorbestimmtem Audiosignal und modifiziertem Audiosignal ergeben, dass eine Veränderung des Audiosignals keine weitere Optimierung oder keine sinnvolle Optimierung mehr ergibt. Ein solcher Fall kann sich ergeben, wenn eine Audiokomponente außerhalb ihrer Spezifikation betrieben wird. Beispielsweise kann ein Toleranzbereich für die Differenz zwischen Audiosignal und modifiziertem Audiosignal angegeben werden, innerhalb dessen eine Veränderung des Audiosignals durchgeführt werden soll. Außerhalb des Toleranzbereichs wird vorzugsweise, um unnötige Berechnungen zu vermeiden, keine Veränderung des Audiosignals vorgenommen.According to a further advantageous embodiment of the method described above Step b) may comprise the step of: deciding on optimizing the Audio signal. For example, from an analysis of the difference of a predetermined Audio signal and modified audio signal result in a change the audio signal no further optimization or meaningful optimization more results. Such a case may arise if an audio component operated outside of its specification. For example, a tolerance range for the difference between audio signal and modified audio signal be performed, within which a change of the audio signal shall be. Outside the tolerance range is preferable to unnecessary calculations to avoid any change in the audio signal made.

    Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren umfasst Schritt a) den Schritt: Aufnehmen eines modifizierten Audiosignals mit wenigstens einem Mikrofon. Durch das Aufnehmen des modifizierten Audiosignals mit wenigstens einem Mikrofon werden insbesondere die Einflüsse des Raumes, in dem sich das wenigstens eine Mikrofon befindet, auf das Audiosignal berücksichtigt. Durch den kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens kann daher gewährleistet werden, dass Veränderungen des Schallraumes, beispielsweise durch Ändem der Personenzahlen in dem Raum, unmittelbar bei der Optimierung des Audiosignals berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird das wenigstens eine Mikrofon so aufgestellt, dass das von dem wenigstens einem Mikrofon aufgenommene Audiosignal dem Audiosignal entspricht, das ein möglicher Zuhörer in dem Raum empfangen würde. According to a preferred development of all previously described methods Step a) the step: recording a modified audio signal with at least a microphone. By recording the modified audio signal with At least one microphone, in particular, the influences of space, in the at least one microphone is located, takes into account the audio signal. Due to the continuous operation of the method can therefore be guaranteed be that changes in the sound space, for example, by changes in the Number of persons in the room, immediately in the optimization of the audio signal be taken into account. Preferably, the at least one microphone is placed so that the audio signal recorded by the at least one microphone corresponds to the audio signal received by a potential listener in the room would.

    Vorteilhafterweise können alle zuvor beschriebenen Verfahren den Schritt eines Einmessens umfassen. Bei einem solchen Einmessvorgang können die Charakteristika des Übertragungsweges bestimmt und insbesondere auch abgespeichert werden. Diese Charakteristika können dann bei der Optimierung des Audiosignals berücksichtigt werden. Falls ein modifiziertes Audiosignal durch wenigstens ein Mikrofon aufgenommen wird, können bei dem Einmessvorgang auch die Charakteristika des wenigstens einen Mikrofons bestimmt werden. Gemäß einer vorteilhaften Alternative können einzelne Charakteristika des Übertragungsweges oder des wenigstens einen Mikrofons ohne eigenen Einmessvorgang gespeichert werden, indem beispielsweise vorgegebene Kennlinien übernommen werden. Das Speichern der genannten Charakteristika ermöglicht somit die Durchführung des Verfahrens unabhängig von der Art und/oder Anordnung der verwendeten Komponenten.Advantageously, all the methods described above can be the step of Include surveying. In such a calibration process, the characteristics the transmission path determined and in particular also stored become. These characteristics can then be used in the optimization of the audio signal be taken into account. If a modified audio signal by at least one Microphone can be recorded in the Einmessvorgang also the characteristics of the at least one microphone. According to an advantageous Alternatively, individual characteristics of the transmission path or the at least one microphone is stored without its own calibration process, for example, by assuming predetermined characteristic curves. The save The characteristics mentioned thus make it possible to carry out the method regardless of the type and / or arrangement of the components used.

    Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können in allen zuvor beschriebenen Verfahren die Schritte a) und b) für ein vorbestimmtes Audiosignal mit einem ersten modifizierten Audiosignal und wenigstens einem zweiten modifizierten Audiosignal durchgeführt werden.According to an advantageous development can in all previously described Method steps a) and b) for a predetermined audio signal with a first modified audio signal and at least one second modified audio signal be performed.

    Auf diese Weise können unterschiedliche Modifikationen eines Audiosignals getrennt voneinander kompensiert werden. Insbesondere kann zum Beispiel das erste modifizierte Audiosignal in elektromagnetischer Form vorliegen, indem es beispielsweise nach dem Verstärker abgegriffen wird, und ein zweites modifiziertes Audiosignal in Form von Schallwellen vorliegen, die über ein Mikrofon aufgenommen werden. Eine solche Trennung ist besonders dann von Vorteil, wenn anzunehmen ist, dass die Modifikation der elektromagnetischen Wellen im Wesentlichen zeitlich konstant ist, während die Schallwellen auf Grund von sich verändernden Umgebungsbedingungen zeitlich variierend modifiziert werden.In this way different modifications of an audio signal can be separated be compensated for each other. In particular, for example, the first modified audio signal in electromagnetic form, for example by after the amplifier is tapped, and a second modified Audio signal in the form of sound waves present, recorded via a microphone become. Such a separation is particularly advantageous if to accept is that the modification of the electromagnetic waves in essence is constant in time, while the sound waves are changing due to changing Ambient conditions are modified over time varying.

    Durch die Erfindung wird außerdem eine Vorrichtung zum Optimieren eines Audiosignals bereitgestellt mit

  • a) einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen der Differenz eines vorbestimmten Audiosignals und eines modifizierten Audiosignals,
    wobei die Differenz im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich bestimmt wird und vorzugsweise in Echtzeit durchgeführt wird, und
  • b) einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bestimmen eines optimierten Audiosignals unter Verwendung der Differenz im Zeitbereich und/oder Frequenzbereich
    • wobei das optimierte Audiosignal aus dem vorbestimmten Audiosignal und der Differenz im Zeitbereich und/oder Frequenzbereich resultiert, und
    wobei das modifizierte Audiosignal aus dem optimierten Audiosignal resultiert. The invention also provides an apparatus for optimizing an audio signal
  • a) means for continuously determining the difference of a predetermined audio signal and a modified audio signal,
    wherein the difference in the time domain and / or in the frequency domain is determined and preferably performed in real time, and
  • b) means for continuously determining an optimized audio signal using the difference in the time domain and / or frequency domain
    • wherein the optimized audio signal results from the predetermined audio signal and the difference in the time domain and / or frequency domain, and
    wherein the modified audio signal results from the optimized audio signal.

    Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Vorrichtung weiterhin Einrichtungen zum Durchführen der oben beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen.According to an advantageous development, the device may further devices for carrying out the above-described developments of the invention Have method.

    Insbesondere kann die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Einrichtung zum Entscheiden über eine Optimierung des Audiosignals aufweisen.In particular, the device may advantageously comprise means for deciding have an optimization of the audio signal.

    Die Erfindung stellt außerdem ein Computerprogrammprodukt bereit, welches direkt in den Arbeitsspeicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Befehlscode-Abschnitte umfasst, mit denen die Schritte aller zuvor beschriebenen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft.The invention also provides a computer program product which directly can be loaded into the main memory of a digital computer and Command code sections comprising the steps of all previously described Procedures are executed when the computer program product on a Computer is running.

    Die Erfindung stellt außerdem ein Computerprogrammprodukt bereit, welches auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und computerlesbare Programmmittel umfasst, mit denen die Schritte aller zuvor beschriebenen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft.The invention also provides a computer program product based on a computer readable medium is stored and computer readable program means includes, which performs the steps of all previously described methods when the computer program product is running on a computer.

    Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens werden anhand der Ausführungsbeispiele und der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen

    Figur 1
    eine schematische Darstellung der Audioübertragung gemäß dem Stand der Technik,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Audioübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 3
    ein Signalverarbeitungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung,
    Figur 4
    ein Signalverarbeitungsdiagramm der Aufbereitung des Signals vom Verstärkerausgang gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 5
    ein Signalverarbeitungsdiagramm der Analyse des Signals vom Verstärkerausgang gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 6
    ein Signalverarbeitungsdiagramm der Aufbereitung des Signals vom Mikrofon, und
    Figur 7
    ein Signalverarbeitungsdiagramm der Analyse des Signals vom Mikrofon.
    Further features and advantages of the method will be explained with reference to the embodiments and the drawings. Show
    FIG. 1
    a schematic representation of the audio transmission according to the prior art,
    FIG. 2
    a schematic representation of an embodiment of an audio transmission according to the present invention,
    FIG. 3
    a signal processing diagram of an embodiment of the method of the present invention,
    FIG. 4
    a signal processing diagram of the preparation of the signal from the amplifier output according to the present invention,
    FIG. 5
    a signal processing diagram of the analysis of the signal from the amplifier output according to the present invention,
    FIG. 6
    a signal processing diagram of the conditioning of the signal from the microphone, and
    FIG. 7
    a signal processing diagram of the analysis of the signal from the microphone.

    Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens (siehe Figur 2) wird eine Vorrichtung 7 zwischen Signalquelle 1 und Lautsprecher 4 angeordnet, um das Audiosignal zu optimieren. Vorzugsweise ist die Optimierungsvorrichtung 7 möglichst nahe der Signalquelle 1 angeordnet, so dass dadurch die Einflüsse nachfolgender Audiokomponenten, wie beispielsweise ein Verstärker 3, kompensiert werden können. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Audiosignal, das entlang des gesamten Übertragungsweges bis zu dem Ohr eines Zuhörers modifiziert werden kann, in doppelter Hinsicht optimiert. Einerseits wird das Signal nach dem Verstärker 3 abgegriffen und über den Signalweg 8 zur Optimierungsvorrichtung 7 geführt; andererseits wird das modifizierte Signal auch über ein in dem Schallraum 5 angeordnetes Mikrofon 6 aufgenommen und über den Signalweg 9 zu der Optimierungsvorrichtung 7 zurückgeführt. In der Optimierungsvorrichtung 7 wird jeweils das modifizierte Audiosignal mit dem von der Signalquelle 1 kommenden Ursprungssignal bzw. Referenzsignal verglichen, woraus ein optimiertes Audiosignal bestimmt wird. Eine solche Rückkopplung des modifizierten Audiosignals kann an jeder Stelle des Übertragungsweges erfolgen. Insgesamt wird dabei jeweils angenommen, dass das Ursprungssignal bzw. das Referenzsignal das tatsächliche zur Ausbreitung im Schallraum 5 gewünschte Signal ist. Das Ursprungssignal kann also durchaus auch ein bereits elektronisch vorverarbeitetes Signal (z.B. durch psychoakustische Effektgeräte) sein.According to one embodiment of the method according to the invention (see FIG. 2), a device 7 is arranged between signal source 1 and loudspeaker 4, to optimize the audio signal. Preferably, the optimization device 7 arranged as close to the signal source 1, so that thereby the influences subsequent audio components, such as an amplifier 3, can be compensated. In the embodiment shown in Figure 2 becomes an audio signal that goes along the entire transmission path up to the Ear of a listener can be modified, optimized in two ways. On the one hand the signal is tapped after the amplifier 3 and via the signal path. 8 led to the optimization device 7; on the other hand, the modified signal Also recorded on a arranged in the sound space 5 microphone 6 and returned to the optimization device 7 via the signal path 9. In the optimizer 7 is the modified audio signal with that of the Signal source 1 coming original signal or reference signal compared, from which an optimized audio signal is determined. Such a feedback of the modified Audio signal can be made at any point in the transmission path. All in all is assumed in each case that the original signal or the reference signal the actual signal desired for propagation in the sound space 5 is. The original signal can therefore also be an already pre-processed electronically Signal (e.g., by psychoacoustic effectors).

    Durch die kontinuierliche Überwachung der Übereinstimmung des Ausgangssignals (modifiziertes Audiosignal) mit dem Eingangssignal (Ursprungssignal bzw. Referenzsignal) lassen sich auch kurzfristige negative Effekte - wie z.B. Rückkopplungen beim Hantieren mit Mikrofonen im Stage- oder Club-Umfeld - eliminieren.By continuously monitoring the compliance of the output signal (modified audio signal) with the input signal (original signal or reference signal) can also be short-term negative effects - such. feedback when handling microphones in the stage or club environment - eliminate.

    Die beiden Rückkopplungspfade (vom Verstärkerausgang bzw. vom Schallraum) können je nach Anforderung und technischer Ausrüstung auch nur einzeln vorhanden sein. Durch die Verwendung beider Rückkopplungspfade kann allerdings ein besseres Ergebnis erzielt werden.The two feedback paths (from the amplifier output or the sound chamber) Depending on the requirements and technical equipment, they may also be available individually be. By using both feedback paths, however, one can better result can be achieved.

    Zu Beginn des Verfahrens wird ein Einmessvorgang durchgeführt, um die Charakteristika der Audioübertragungskomponenten zu bestimmen. Als Vorbereitung für diesen Vorgang ist sicherzustellen, dass alle Komponenten entlang des Übertragungsweges und im Schallraum ihren endgültigen Zustand in elektrischer und akustischer Hinsicht eingenommen haben und der Verstärker auf die maximal zu erwartende Verstärkung eingestellt ist. Bei einem Einmessvorgang für die Anordnung gemäß Figur 2 sollte die Mikrofonkennlinie vorherbestimmt sein. Umgekehrt kann bei einem eingemessenen Übertragungssystem die Kennlinie eines unbekannten Mikrofons bestimmt werden. Falls also das Gesamtsystem noch nicht eingemessen ist, können beispielsweise extern generierte Kennlinien des Mikrofons abgespeichert werden. Eine Alternative besteht darin, die Mikrofonkennlinie mittels eines speziellen Editors theoretisch zu definieren bzw. von einem vorhandenen Datenblatt zu übertragen. Die Mikrofoncharakteristika werden abgespeichert, vorzugsweise in der Optimierungsvorrichtung 7.At the beginning of the process, a calibration procedure is performed to determine the characteristics to determine the audio transmission component. In preparation for This process is to ensure that all components along the transmission path and in the sound room their final state in electrical and acoustic Respects have taken and the amplifier to the maximum expected Gain is set. In a calibration process for the arrangement according to Figure 2, the microphone characteristic should be predetermined. Conversely, can in a metered transmission system the characteristic of an unknown Microphones are determined. So if the overall system has not been calibrated yet is, for example, externally generated characteristics of the microphone can be stored become. An alternative is to use a microphone theoretical editor or from an existing data sheet transferred to. The microphone characteristics are stored, preferably in the optimization device 7.

    Während des Einmessvorgangs werden durch Beaufschlagung des Systems mit definierten Eingangssignalen (Rechtecksignale, diskrete Sinustöne, Rauschen, etc.) relevante Charakteristika (Sprungantworten, Frequenzgang, Phasenlage, Signallaufzeiten, etc.) der an der Audioübertragung beteiligten Komponenten ermittelt und in der Optimierungsvorrichtung 7 gespeichert.During the Einmessvorgangs be by applying the system with defined input signals (square wave signals, discrete sine tones, noise, etc.) relevant characteristics (step responses, frequency response, phase angle, signal transit times, etc.) determines the components involved in the audio transmission and stored in the optimizer 7.

    Die vorbestimmten Eingangssignale werden auch zur Ermittlung statischer Optimierungsgrößen für das Signal zum Eingang des Verstärkers 3 herangezogen. Es handelt sich dabei insbesondere um Grenzwerte für Lautsprecher- und Verstärkereingangssignale, die Signallaufzeiten u.s.w. sowie ein statisches Verstärkerdifferenzspektrum und ein statisches Mikrofondifferenzspektrum, wie es im Folgenden ausführlich erläutert wird.The predetermined input signals are also used to determine static optimization quantities used for the signal to the input of the amplifier 3. It these are in particular limits for loudspeaker and amplifier input signals, the signal delay u.s.w. as well as a static amplifier difference spectrum and a static microphone difference spectrum, as in the following is explained in detail.

    Wenn das Einmessen für ein Übertragungssystem mit einer bestimmten Anordnung der Komponenten und einem bekannten Schallraum einmal vorgenommen worden ist, kann ein späteres Einmessen durch das Laden von in der Vergangenheit abgespeicherten Übertragungscharakteristika ersetzt werden.When calibrating for a transmission system with a particular arrangement the components and a known sound space once made may be a later gauging by loading in the past stored transmission characteristics are replaced.

    Sobald der Einmessvorgang für das Übertragungssystem und das Mikrofon fertiggestellt ist, ist das Optimierungsverfahren nahezu unabhängig von den verwendeten Komponenten, solange diese nicht verändert werden.Once completed the calibration process for the transmission system and the microphone is, the optimization process is almost independent of the used Components, as long as they are not changed.

    Im Allgemeinen wird das Ursprungssignal mit Hilfe der während des Einmessvorgangs ermittelten statischen Daten (Übertragungscharakteristika) modifiziert. Weicht das durch dieses modifizierte Ursprungssignal erzeugte Ausgangssignal, d.h. am Mikrofon- und/oder am Verstärkerausgang, noch vom Ursprungssignal ab, werden weitere dynamische Korrekturen durchgeführt. Diese Korrekturen bzw. Kompensationen werden kontinuierlich bestimmt und angepasst.In general, the original signal is using the during the calibration process modified static data (transmission characteristics) modified. If the output signal generated by this modified original signal deviates, i.e. at the microphone and / or amplifier output, still from the original signal, Further dynamic corrections are performed. These corrections or Compensations are continuously determined and adjusted.

    Die erfassten Ausgangssignale können sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich als Abweichungen vom Ursprungssignal hin analysiert werden. Treten Abweichungen zum Ursprungssignal auf, wie sie sich insbesondere aus dem Differenzsignal bzw. dem Differenzspektrum ergeben, wird das Signal durch die Optimierungsvorrichtung 7 zum Eingang des Verstärkers 3 derart modifiziert, dass das im Schallraum wiedergegebene Signal die größtmögliche Übereinstimmung mit dem Ursprungssignal aufweist. Insbesondere werden hier Signalanomalien im Zeitbereich (z.B. Clipping oder andere Verzerrungen) und im Frequenzbereich (z.B. selektive Verstärkung oder Abschwächung einzelner Frequenzbereiche durch Echo, Interferenz, Schwebung o.ä.) durch geeignete Maßnahmen (z.B. Reduktion der Amplitude, selektive Anhebung oder Dämpfung einzelner Frequenzbereiche o.ä.) korrigiert bzw. kompensiert.The detected output signals can be both in the time and in the frequency domain be analyzed as deviations from the original signal. Occur deviations to the original signal, as they are in particular from the difference signal or the difference spectrum, the signal is transmitted by the optimization device 7 modified to the input of the amplifier 3 such that the in Sound space reproduced signal the greatest possible agreement with the Original signal has. In particular, here signal anomalies in the time domain (e.g., clipping or other distortions) and in the frequency domain (e.g., selective Amplification or attenuation of individual frequency ranges by echo, Interference, beating or the like) by appropriate measures (e.g. Amplitude, selective increase or attenuation of individual frequency ranges or similar) corrected or compensated.

    Ein spezieller Effekt kann eintreten, wenn Fremdgeräusche, wie Umgebungslärm, im Schallraum existieren und das Frequenzspektrum der Fremdgeräusche in hinreichendem Umfang im Ursprungssignal vorhanden ist. Hier kann eine weitgehende Verminderung bzw. Auslöschung der Fremdgeräusche durch entsprechende Kompensation im vom Lautsprecher abgestrahlten Signal im Schallraum erzielt werden.A special effect can occur if extraneous noise, such as environmental noise, exist in the sound space and the frequency spectrum of the extraneous noise in sufficient Scope is present in the original signal. Here is an extensive Reduction or extinction of the external noise by appropriate Compensation achieved in the signal emitted by the speaker in the sound space become.

    Die wahrgenommene Qualität der Optimierung hängt wesentlich davon ab, wie gut das am Standort des Mikrofons 6 aufgenommene Signal mit dem am Standort des Zuhörers übereinstimmt. Vorzugsweise wird daher das Mikrofon in geeigneter Weise im Schallraum positioniert, so dass insbesondere keine für den Schallraum unspezifischen Fremdgeräusche am Standort des Mikrofons auftreten. Zur Minimierung dieser Problematik, z.B. in großen Schallräumen, können mehrere Mikrofone an unterschiedlichen Stellen des Schallraumes positioniert werden. In dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt eine rein digitale Regelung bzw. Optimierung zur Anwendung. Analog vorliegende Einganssignale werden zunächst digitalisiert und digital vorliegende Ausgangssignale werden in analoge gewandelt. Gemäß Abtasttheorem wird zur Signalwandlung einer Abtastrate verwendet, die mindestens doppelt so hoch wie die maximal zu verarbeitende Frequenz im Eingangssignal ist.The perceived quality of optimization depends largely on how well the recorded at the location of the microphone 6 signal with the at the location of the Listener agrees. Preferably, therefore, the microphone is suitably positioned in the sound space, so that in particular none unspecific for the sound space Foreign noises occur at the location of the microphone. To minimize this problem, e.g. in large sound spaces, can use multiple microphones be positioned at different locations of the sound space. In the following described embodiment is a purely digital control or optimization for use. Analog input signals are initially digitized and digitally present output signals are converted into analogue. According to sampling theorem is used for signal conversion of a sampling rate, at least twice as high as the maximum frequency to be processed in the Input signal is.

    Eine Übersicht über die Signalverarbeitung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 gezeigt. Vorzugsweise findet die in Figur 3 gezeigte Signalverarbeitung vollständig in der Optimierungsvorrichtung 7 statt. An overview of the signal processing according to the embodiment is in Figure 3 shown. Preferably, the signal processing shown in Figure 3 takes place completely in the optimization device 7 instead.

    Das Ursprungssignal kann entweder analog oder digital vorliegen. Die Optimierungsvorrichtung 7 kann je nach Art des erwarteten Ursprungssignals geeignet konfiguriert werden. Falls es sich um ein analoges Ursprungssignal handelt, wird es in einem A/D-Wandler zunächst digitalisiert. Es liegt nun ein digitales Audiosignal vor, das die Funktion eines Referenzsignals übemimmt. Dieses Referenzsignal wird aufbereitet, d.h., das Signal wird mittels Fouriertransformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich überführt, so dass sowohl ein Referenzsignal als auch ein Referenzspektrum zur Verfügung steht.The original signal can be either analog or digital. The optimization device 7 may be appropriate depending on the type of expected source signal be configured. If it is an analog source signal, it will first digitized in an A / D converter. There is now a digital audio signal before, which assumes the function of a reference signal. This reference signal is processed, that is, the signal is Fourier transformed from the time domain converted into the frequency domain, so that both a reference signal and a Reference spectrum is available.

    Wie in Figur 2 zu sehen ist, wird über einen Signalweg 8 vom Verstärkerausgang ein Signal der Optimierungsvorrichtung 7 zugeführt. Falls das Signal in analoger Form vorliegt, wird es mittels eines A/D-Wandlers in ein digitales Signal umgewandelt (siehe Figur 3). Die Aufbereitung des Signals vom Verstärkerausgang wird beispielhaft in Figur 4 erläutert. Mittels einer Fouriertransformation wird das Signal vom Zeitbereich in den Frequenzbereich überführt. Außerdem findet eine Skalierung bzw. Normierung des Signals vom Verstärkerausgang und des entsprechenden Frequenzspektrums auf die Amplitude des Referenzsignals statt. Dies bedeutet, dass die im Idealfall lineare Verstärkung herausgerechnet wird. Zur Ermittlung der idealerweise linearen und über den gesamten Frequenzbereich konstanten Verstärkung wird zyklisch die aktuelle Verstärkung ermittelt. Hierzu wird der Mittelwert der aktuellen Verstärkungen einiger aussagekräftiger Stützstellen im Frequenzspektrum gebildet. Damit steht ein normiertes Frequenzspektrum vom Verstärkerausgang zur Verfügung.As can be seen in Figure 2, via a signal path 8 from the amplifier output a signal of the optimization device 7 supplied. If the signal in analog Form is present, it is converted by means of an A / D converter into a digital signal (see Figure 3). The conditioning of the signal from the amplifier output becomes exemplary explained in Figure 4. By means of a Fourier transformation the signal becomes transferred from the time domain in the frequency domain. There is also a scaling or normalization of the signal from the amplifier output and the corresponding Frequency spectrum to the amplitude of the reference signal instead. This means, that the ideally linear amplification is excluded. For investigation ideally linear and constant over the entire frequency range Gain the current gain is determined cyclically. This is the mean the current gains of some meaningful nodes in the frequency spectrum educated. This is a normalized frequency spectrum from the amplifier output to disposal.

    In Figur 5 ist eine beispielhafte Darstellung der Analyse des Signals vom Verstärkerausgang zu sehen. Die Signalwege 10 und 10' werden bei der Bestimmung der abzuspeichemden Verstärkercharakteristika verwendet. Während des Optimierungsverfahrens wird das digitalisierte und normierte Signal vom Verstärkerausgang unter Berücksichtigung der während des Einmessvorgangs ermittelten und abgespeicherten Verstärkercharakteristika im Zeitbereich mit dem Referenzsignal verglichen und auf verstärkertypische Signalanomalien (z. B. Clipping und andere Verzerrungen) untersucht. Falls verstärkertypische Signalanomalien detektiert werden, wird ein Verstärkerdifferenzspektrum erzeugt, das bei der weiteren Verarbeitung zu einer Reduktion der Amplitude am Verstärkereingang führt. Das Differenzspektrum wird durch Subtraktion des betrachteten Spektrums (vom Verstärkerausgang) von dem Referenzspektrum bestimmt. Dieses Verstärkerdifferenzspektrum stellt die Abweichungen dar, die am Verstärkerausgang bezogen auf das Referenzspektrum vorliegen. Sollte am Verstärkerausgang kein Signal anliegen, wird das Verstärkerdifferenzspektrum durch Anwendung der während des Einmessvorgangs ermittelten Verstärkercharakteristika auf das Referenzspektrum ermittelt (statischer Betrieb).FIG. 5 is an exemplary illustration of the analysis of the signal from the amplifier output to see. Signal paths 10 and 10 'are used in determining the to be stored amplifier characteristics used. During the optimization process is the digitized and normalized signal from the amplifier output taking into account the determined during the Einmessvorgangs and stored amplifier characteristics in the time domain with the reference signal and amplifier typical signal anomalies (eg clipping and others) Distortions). If amplifier typical signal anomalies are detected, an amplifier difference spectrum is generated which is used in further processing leads to a reduction of the amplitude at the amplifier input. The difference spectrum is done by subtracting the considered spectrum (from the amplifier output) determined by the reference spectrum. This amplifier difference spectrum represents the deviations at the amplifier output relative to the reference spectrum available. If there is no signal at the amplifier output, the amplifier difference spectrum by applying during the Einmessvorgangs ascertained amplifier characteristics to the reference spectrum (static operation).

    Die Aufbereitung des Signals vom Mikrofon ist schematisch in Figur 6 gezeigt. Ein analoges Mikrofonsignal wird zunächst digitalisiert (siehe Figur 3). Mittels Fouriertransformation wird dann das Signal vom Zeitbereich in den Frequenzbereich überführt. Unter Berücksichtigung der Mikrofonkennlinie wird das Frequenzspektrum errechnet, das aktuell im Schallraum vorliegt. Auch hier findet eine Skalierung bzw. Normierung auf die Amplitude des Referenzsignals statt, um eine im Idealfall lineare Verstärkung herauszurechnen. Dazu wird in gleicher Weise wie im zuvor geschriebenen Fall des Verstärkersignals zyklisch die aktuelle Verstärkung ermittelt. Bei der Verwendung mehrerer Mikrofone wird diese Signalaufbereitung für jedes Mikrofon durchgeführt und anschließend ein Mittelwert gebildet. Alternativ kann eine gewichtete Mittelwertbildung erfolgen, um verschiedene Gewichtungen der unterschiedlichen Mikrofonstandorte bzgl. der lokalen Klangoptimierung zu berücksichtigen. Damit steht dann ein normiertes Frequenzspektrum vom Mikrofon zur Verfügung.The conditioning of the signal from the microphone is shown schematically in FIG. One analog microphone signal is first digitized (see Figure 3). By Fourier transformation then the signal from the time domain to the frequency domain transferred. Taking into account the microphone characteristic, the frequency spectrum becomes calculated, which is currently present in the sound room. Again, there is a scaling or normalization to the amplitude of the reference signal instead of, in the ideal case to calculate linear amplification. This is done in the same way as before written case of the amplifier signal cyclically determines the current gain. When using multiple microphones, this will be signal conditioning for each Microphone performed and then an average formed. Alternatively, you can a weighted averaging is done to different weights of the different microphone locations with respect to the local sound optimization. This is then a normalized frequency spectrum from the microphone to Available.

    Die Analyse des Mikrofonsignals ist schematisch in Figur 7 gezeigt. Die Signalwege 11 und 11' werden während des Einmessvorgangs bei der Bestimmung der abzuspeichernden Übertragungswegcharakteristika verwendet. Während der Optimierung wird das normierte Signal vom Mikrofon unter Berücksichtigung der während des Einmessvorgangs ermittelten Charakteristika der Lautsprecher-Schallraum-Kombination im Zeitbereich mit dem Referenzsignal verglichen und auch für dieses Übertragungssegment typische Signalanomalien (z.B. Lautsprecherübersteuerung und andere Verzerrungen) untersucht. The analysis of the microphone signal is shown schematically in FIG. The signal paths 11 and 11 'are during the Einmessvorgangs in the determination of the stored Transmission path characteristics used. During the optimization the normalized signal from the microphone is taken into account during the the calibration process determined characteristics of the loudspeaker-sound-space combination compared in the time domain with the reference signal and also for this Transmission segment typical signal anomalies (e.g. and other distortions).

    Falls zuvor eine Signalanomalie am Verstärkerausgang detektiert wurde, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Frequenzspektrum für den Verstärkereingang ausschließlich durch Addition des Verstärkerdifferenzspektrums und des Referenzspektrums erzeugt. In diesem Fall muss also eigentlich keine Analyse des Signals vom Mikrofon durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird also entschieden, in welchem Fall eine Analyse des Signals vom Mikrofon tatsächlich durchgeführt wird.If a signal anomaly has previously been detected at the amplifier output, in the present embodiment, the frequency spectrum for the amplifier input exclusively by adding the amplifier difference spectrum and of the reference spectrum. So in this case, there really is no analysis of the signal from the microphone. In this embodiment So it is decided, in which case an analysis of the signal from the microphone actually is carried out.

    Falls eine entsprechende Analyse durchgeführt wurde, wird ein Differenzspektrum durch Subtraktion des betrachteten Spektrums von dem Referenzspektrum bestimmt. Dieses Mikrofondifferenzspektrum stellt die Abweichungen dar, die am Mikrofon bezogen auf das Referenzspektrum vorliegen. Liegt kein Signal vom Mikrofon an, wird das Mikrofondifferenzspektrum alleine durch Anwendung der während des Einmessvorgangs ermittelten Übertragungswegcharakteristika auf das Referenzspektrum ermittelt (statischer Betrieb).If a corresponding analysis has been performed, a difference spectrum will be created determined by subtracting the spectrum under consideration from the reference spectrum. This microphone difference spectrum represents the deviations on the microphone are present based on the reference spectrum. There is no signal from the microphone On, the microphone difference spectrum is determined solely by using the the Einmessvorgangs determined Übertragungswegcharakteristika on the reference spectrum determined (static operation).

    Die Aufbereitung des Audiosignals zum Verstärkereingang erfolgt durch Addition eines Differenzspektrums und des Referenzspektrums. Falls am Verstärkerausgang eine Signalanomalie bestimmt wurde, wird das Frequenzspektrum für den Verstärkereingang ausschließlich durch Addition des Verstärkerdifferenzspektrums zum Referenzspektrum erzeugt. Andernfalls wird das Mikrofondifferenzspektrum zum Referenzspektrum addiert. Das Frequenzspektrum für den Verstärkereingang verstärkt im Vergleich zum Referenzspektrum im Mikrofonspektrum abgeschwächte Frequenzen und schwächt verstärkte Frequenzen ab.The processing of the audio signal to the amplifier input is done by addition a difference spectrum and the reference spectrum. If at the amplifier output a signal anomaly was determined, the frequency spectrum for the Amplifier input only by adding the amplifier difference spectrum generated to the reference spectrum. Otherwise, the microphone difference spectrum becomes added to the reference spectrum. The frequency spectrum for the amplifier input amplified compared to the reference spectrum in the microphone spectrum weakened Frequencies and attenuates amplified frequencies.

    Dieses Signal wird vom Frequenzbereich in den Zeitbereich überführt, in ein analoges Signal gewandelt und dem Verstärkereingang zugeführt.This signal is transferred from the frequency range in the time domain, in an analog Signal converted and supplied to the amplifier input.

    Grundsätzlich verläuft die Signalverarbeitung während des Einmessens analog zur Verarbeitung im normalen Betrieb. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass während des Einmessvorgangs die Charakteristika des Übertragungswegs, insbesondere des Verstärkers abgespeichert werden. Zu diesem Zweck werden während des Vorgangs beispielsweise Mittelwerte über die einzelnen Frequenzen der Differenzspektren gebildet und zum Abschluss als statisches Spektrum abgespeichert. Außerdem werden einige einmalig durchzuführende Messungen zur Ermittlung statischer Eigenschaften des Systems, beispielsweise Signallaufzeiten, Mikrofonposition etc., ausgeführt.Basically, the signal processing runs during the calibration analogous to Processing in normal operation. A key difference is during the calibration process, the characteristics of the transmission path, in particular the amplifier are stored. For this purpose will be for example, averages over the individual frequencies during the process the difference spectra formed and stored at the end as a static spectrum. In addition, some one-time measurements are taken to determine static properties of the system, for example signal transit times, Microphone position, etc., executed.

    Ist zum Zeitpunkt des Einmessens kein Signal vom Mikrofon verfügbar, falls dieses beispielsweise nicht angeschlossen ist, wird das statische Mikrofondifferenzspektrum mit dem statischen Verstärkerdifferenzspektrum gleichgesetzt. Ist zum Zeitpunkt des Einmessens kein Signal vom Verstärker verfügbar (nicht angeschlossen) wird das statische Verstärkerdifferenzspektrum mit einem Nullspektrum gleichgesetzt; es wird davon ausgegangen, dass am Verstärkerausgang keine Abweichung zum Referenzspektrum vorliegt.If there is no signal from the microphone at the time of calibration, if it is For example, if not connected, the static microphone difference spectrum becomes equated with the static amplifier differential spectrum. Is at the time of the calibration no signal from the amplifier available (not connected) the static amplifier difference spectrum is equated with a zero spectrum; it is assumed that at the amplifier output no deviation to the reference spectrum.

    Bei einem mehrkanaligen Betrieb ist zu berücksichtigen, dass sich im Schallraum - dem akustischen Teil des Übertragungsweges - die Signale der unterschiedlichen Kanäle nicht mehr in gleicher Weise überlagerungsfrei erfassen lassen wie im elektronischen Teil des Übertragungsweges. Daher kann folgendes Verfahren angewendet werden, um die Rückkopplung je Kanal individuell und optimal zu gestalten. Während des Einmessens werden neben den zuvor beschriebenen Vorgängen Messungen durchgeführt, die den Anteil jedes Kanals in dem vom Mikrofon aufgenommenen Signal - und damit auch die Position des Mikrofons im Schallraum - bestimmen. Hierzu wird beispielsweise jeder Kanal einzeln mit einem definierten Eingangssignal (z.B. weißes Rauschen) bzw. die Kanäle gleichzeitig mit klar unterscheidbaren Eingangssignalen (z.B. unterschiedliche diskrete Frequenzen) beaufschlagt und die entsprechenden Wirkungen am Mikrofon erfasst.In multi-channel operation, it should be borne in mind that the acoustic part of the transmission path - the signals of the different Channels can no longer be recorded without overlay in the same way as in electronic part of the transmission path. Therefore, the following method can be used to make the feedback per channel individual and optimal. During the calibration, in addition to the procedures described above Measurements are made showing the proportion of each channel in the microphone recorded signal - and thus the position of the microphone in the sound space - determine. For this example, each channel is individually with a defined Input signal (for example white noise) or the channels simultaneously with clearly distinguishable input signals (e.g., different discrete frequencies) acted upon and recorded the corresponding effects on the microphone.

    Beim späteren Betrieb kann somit für jeden einzelnen Kanal durch Subtraktion der entsprechenden Signalkomponenten das individuelle Signal vom Mikrofon ermittelt werden. Die zu subtrahierenden Signalkomponenten ergeben sich jeweils aus dem Ursprungssignal, den Übertragungskenngrößen und dem ermittelten Anteil der übrigen Kanäle. During subsequent operation can thus for each channel by subtracting the corresponding signal components determines the individual signal from the microphone become. The signal components to be subtracted each result from the Source signal, the transfer characteristics and the determined proportion of the remaining Channels.

    Es versteht sich, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich der Illustration dienen und keine Einschränkungen darstellen sollen. Insbesondere können die verschiedenen Merkmale und Schritte des Verfahrens auch in anderen Kombinationen durchgeführt werden.It is understood that the embodiments described above, only the Illustration serve and represent no restrictions. Especially The different features and steps of the procedure can also be used in others Combinations are performed.

    Claims (11)

    1. Method of optimising an audio signal comprising the steps of:
      a) continuously determining the difference between a predefined audio signal and a modified audio signal,
      which difference is determined in the time domain and/or in the frequency domain and is preferably obtained in real time, and
      b) continuously determining an optimised audio signal using the difference in the time domain and/or frequency domain,
      which optimised audio signal results from the predefined audio signal and the difference in the time domain and/or frequency domain, and
      the modified audio signal results from the optimised audio signal.
    2. Method as claimed in claim 1, in which step a) comprises the step of:
      determining the frequency spectrum of the predefined audio signal and the modified audio signal.
    3. Method as claimed in claim 1 or 2, in which step a) comprises the step of:
      scaling the predefined audio signal and/or the modified audio signal in the time domain and/or in the frequency domain.
    4. Method as claimed in one of the preceding claims, in which step b) comprises the step of:
      adding the frequency spectrum of the predefined audio signal and the difference spectrum derived from the frequency spectra of the predefined audio signal and the modified audio signal.
    5. Method as claimed in one of the preceding claims, in which step b) comprises the step of:
      taking a decision about an optimisation of the audio signal.
    6. Method as claimed in one of the preceding claims, in which step a) comprises the step of:
      picking up a modified audio signal with at least one microphone.
    7. Method as claimed in one of the preceding claims, in which steps a) and b) are run in respect of a predefined audio signal with a first modified audio signal and at least a second modified audio signal.
    8. Device for optimising an audio signal with
      a) a unit for continuously determining the difference between a predefined audio signal and a modified audio signal,
      which difference is determined in the time domain and/or in the frequency domain and is preferably obtained in real time, and
      b) a unit for continuously determining an optimised audio signal using the difference in the time domain and/or frequency domain,
      which optimised audio signal results from the predefined audio signal and the difference in the time domain and/or frequency domain, and
      the modified audio signal results from the optimised audio signal.
    9. Device as claimed in claim 8 with a unit for taking a decision about an optimisation of the audio signal.
    10. Computer programme product which can be loaded directly into the main memory of a digital computer and contains command code-portions, by means of which the steps of the method as claimed in one of claims 1 - 7 are implemented when the computer programme product is running on a computer.
    11. Computer programme product which is stored on a computer-readable medium and contains computer-readable programme means, by means of which the steps of the method as claimed in one of claims 1 - 7 are implemented when the computer programme product is running on a computer.
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