EP1900250B1 - Electroacoustic method - Google Patents
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- EP1900250B1 EP1900250B1 EP06777451A EP06777451A EP1900250B1 EP 1900250 B1 EP1900250 B1 EP 1900250B1 EP 06777451 A EP06777451 A EP 06777451A EP 06777451 A EP06777451 A EP 06777451A EP 1900250 B1 EP1900250 B1 EP 1900250B1
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der wahrgenommenen Akustik eines Raumes, insbesondere zum Verbessern der Raumakustik eines Veranstaltungssaales, einer offenen Veranstaltungsstätte oder dergleichen mittels elektroakustischer Maßnahmen.The present invention relates to a method for improving the perceived acoustics of a room, in particular for improving the room acoustics of an event hall, an open venue or the like by means of electro-acoustic measures.
In Veranstaltungsräumen entsprechen die raumakustischen Bedingungen meist nur sehr begrenzt unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Veranstaltungsarten. Beispielsweise unterscheiden sich die raumakustischen Anforderungen für Sprachveranstaltungen, Musiktheater oder Musikveranstaltungen mit unterschiedlicher instrumentaler Besetzung erheblich. Bei Sprachveranstaltungen, wie Sprechtheater oder Vorlesungen sind starke frühe Reflexionen und eine ausreichende Signallautstärke zur Sicherstellung einer guten Verständlichkeit erforderlich. Eine Nachhallzeit für derartige Räume für hauptsächlich Sprachveranstaltungen sollte zwischen 0,5 und 1,5 s liegen. Bei Musikveranstaltungen hingegen ist ein stärkeres Nachklingen des Raumes abhängig von Raumvolumen, Stilrichtung der Musik und Besetzung des Orchesters zwischen 1,0 und 2,5 s bei klassischer Musik und sogar 2 bis 10 s bei geistlicher Musik erwünscht. Ferner sind gegebenenfalls seitliche Reflexionen zur Erhöhung der Räumlichkeit und der empfundenen Schallquellengröße anzustreben.In event rooms, the room acoustic conditions usually only meet very limited requirements of different types of events. For example, the room acoustic requirements for language events, music theater or music events with different instrumental composition differ significantly. Speech events such as speech theater or lectures require strong early reflections and sufficient signal volume to ensure good intelligibility. A reverberation time for such rooms for mainly language events should be between 0.5 and 1.5 s. In musical events, however, a stronger reverberation of the room depending on volume, style of music and occupation of the orchestra between 1.0 and 2.5 s in classical music and even 2 to 10 s in sacred music is desired. Furthermore, if necessary, lateral reflections to increase the spatiality and the perceived sound source size should be aimed at.
In der Regel sind die natürlichen raumakustischen Verhältnisse in Veranstaltungsräumen auf einen speziellen Veranstaltungstyp zugeschnitten wie beispielsweise bei einer Philharmonie, Opernsälen oder Hörsälen, sodass die akustischen Ergebnisse für abweichende Veranstaltungstypen oftmals unbefriedigend sind. In gewissen Grenzen kann eine Anpassung der raumakustischen Verhältnisse durch variable Absorberflächen, verstellbare Reflektoren oder zusätzliche Hallkammern erfolgen, was jedoch einen hohen technischen und finanziellen Aufwand erfordert.As a rule, the natural room acoustic conditions in function rooms are tailored to a specific type of event, such as a philharmonic orchestra, opera halls or lecture theaters, so that the acoustic results for different event types are often unsatisfactory. Within certain limits, an adaptation of the room acoustic conditions by variable absorber surfaces, adjustable reflectors or additional Hall chambers done, but this requires a high technical and financial effort.
Es sind daher elektroakustische Systeme entwickelt worden, mit denen zusätzliche Reflexionen und Hall in verschiedene Raumbereiche eingespielt werden können. Eine besondere Schwierigkeit besteht dann darin, eine Klang verfärbende Rückkopplung der eingespielten Signale in Aufnahmemikrofone zu verhindern. Häufig geschieht dies durch die Verwendung von Mikrofonen und Lautsprechern mit einer ausgeprägten Richtwirkung und durch den Einsatz dynamischer Filter zur Unterdrückung von etwaigen Rückkopplungsfrequenzen. Gleichzeitig ist aber für Systeme zur elektronischen Raumakustikbeeinflussung eine homogene Aufnahme der Schallquellen im gesamten Bühnenbereich und von hoher Qualität erforderlich. Dabei soll die Mikrofonanordnung bei unterschiedlichen Veranstaltungstypen möglichst nicht verändert werden. Stark richtende Mikrofone zur Unterdrückung von Rückkopplungen sind daher eher ungeeignet.Therefore, electroacoustic systems have been developed with which additional reflections and reverberations can be recorded in different areas of space. A particular difficulty is then a sound discoloring feedback of the rehearsed To prevent signals in recording microphones. Often, this is done by using microphones and loudspeakers with a pronounced directivity and by using dynamic filters to suppress any feedback frequencies. At the same time, however, a homogeneous recording of the sound sources in the entire stage area and of high quality is required for systems for electronic room acoustics influencing. The microphone arrangement should not be changed as far as possible in the case of different types of events. Highly directional microphones for suppressing feedback are therefore rather unsuitable.
Zudem ist bei Opernaufführungen oder in Mehrzwecksälen die Bühnensituation sehr variabel, wodurch sich die natürlichen raumakustischen Bedingungen auch im Verlaufe der Vorstellung ändern können. Eine Umpositionierung von Aufnahmemikrofonen ist dann kaum möglich.In addition, the stage situation is very variable at opera performances or in multi-purpose halls, whereby the natural room-acoustic conditions can also change during the performance. A repositioning of recording microphones is then hardly possible.
In jüngerer Zeit sind daher elektroakustische Systeme zur Verbesserung der Raumakustik vorgeschlagen worden, die das Rückkopplungsproblem auf verschiedene Weise behandeln. Aus der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zum Verbessern einer wahrgenommenen Akustik eines Raumes zu schaffen, bei dem an möglichst jedem Zuhörerplatz natürliche akustische Signale des Raumes mit elektroakustisch erzeugten Signalen zeitsynchron ergänzt sind, ohne dass eine Klang verfärbend wahrnehmbare Rückkopplung entsteht oder die zusätzlich erzeugten elektroakustischen Signale von einem Zuhörer lokalisiert werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a method and system for improving a perceived acoustics of a room in which natural acoustic signals of the room are complemented time-synchronously with electroacoustically generated signals as far as possible at every listener seat, without a sound discernible perceptible feedback or the additionally generated electro-acoustic signals can be localized by a listener.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verbessern einer wahrgenommenen Akustik eines Raumes mit den Verfahrensschritten des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner löst ein erfindungsgemäßes Klangsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 diese Aufgabe.This object is achieved by a method for improving a perceived acoustics of a room with the method steps of claim 1. Furthermore, an inventive sound system with the features of
Demgemäß ist ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten vorgesehen:
- a) Aufnehmen mindestens eines Klangsignals über ein Aufnahmemittel in der Nähe mindestens einer Klangquelle in dem Raum;
- b) Durchführen von jeweils einer Faltung des aufgenommenen Klangsignals mit jeweils einer Impulsantwortfunktion zum Erzeugen von unterschiedlichen optimierten Klangsignalen, wobei die jeweilige Impulsantwortfunktion aus einer Auswahl von vorgegebenen Impulsantwortfunktionen für den Raum ausgewählt werden;
- c) Wiedergeben der optimierten Klangsignale über in dem Raum angeordnete Klangwiedergabemittel, wobei jedem Klangwiedergabemittel ein unterschiedliches optimiertes Klangsignal zugeführt wird, und wobei jeweils nach einem Umschaltzeitintervall die optimierten Klangsignale den Wiedergabemitteln derart zugeführt werden, dass keinem der Wiedergabemittel in direkt aufeinander folgenden Umschaltzeitintervallen dasselbe optimierte Klangsignal zugeführt wird.
- a) recording at least one sound signal via a recording means in the vicinity of at least one sound source in the room;
- b) performing a convolution of the recorded sound signal, each having an impulse response function, for generating different optimized sound signals, the respective impulse response function being selected from a selection of predetermined impulse response functions for the space;
- c) reproducing the optimized sound signals via sound reproducing means arranged in the space, wherein a different optimized sound signal is supplied to each sound reproducing means, and wherein after each switching time interval the optimized sound signals are supplied to the reproducing means so that none of the reproducing means receive the same optimized sound signal in directly successive switching time intervals is supplied.
Entsprechend sieht das erfindungsgemäße Klangsystem für einen Raum, insbesondere zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens vor:
- a) mindestens ein Mikrofon zum Aufnehmen mindestens eines Klangsignals in der Nähe einer Klangquelle;
- b) eine Faltungseinrichtung zum Falten des aufgenommenen Klangsignals mit vorgegebenen Impulsantwortfunktionen zum Erzeugen von optimierten Klangsignalen;
- c) eine an die Faltungseinrichtung gekoppelte Umschalteinrichtung; und
- d) an die Umschalteinrichtung gekoppelte Lautsprecher zum Wiedergeben der optimierten Klangsignale;
- e) wobei die Umschalteinrichtung jeweils nach einem Umschaltzeitintervall die optimierten Klangsignale den Lautsprechern derart zuführt, dass keinem der Lautsprecher in direkt aufeinander folgenden Umschaltzeitintervallen dasselbe optimierte Klangsignal zugeführt wird.
- a) at least one microphone for recording at least one sound signal in the vicinity of a sound source;
- b) convolution means for convolving the recorded sound signal with predetermined impulse response functions to produce optimized sound signals;
- c) a switching device coupled to the folding device; and
- d) speakers coupled to the switching means for reproducing the optimized sound signals;
- e) wherein the switching device in each case after a Umschaltzeitintervall the optimized sound signals to the speakers such that none of the speakers in directly successive Umschaltzeitintervallen the same optimized sound signal is supplied.
Gemäß der Erfindung werden aus einem Klangsignal der entsprechenden Klangquelle in dem Raum, wie beispielsweise Musik oder Sprache, mehrere optimierte Klangsignale durch Faltung mit vorgegebenen Impulsantwortfunktionen erzeugt und diese über mehrere im Raum verteilte Lautsprecher wiedergegeben. Erfindungsgemäß wird die Rückkopplungssicherheit dadurch erzielt, dass die entsprechenden Abstrahlorte einem periodischen Wechsel in Umschaltzeitintervallen unterliegen. Durch die Umschaltung der wiedergegebenen optimierten Klangsignale ist es einem Zuhörer dann auch nicht möglich, den eingespielten Klang zu lokalisieren. Vielmehr führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einem besonders angenehmen räumlichen Klangbild. Ferner müssen auch häufig gerade in der Nähe der Bühne oder der Klangquelle zusätzliche Reflexionen oder Nachhall eingespielt werden, um eine möglichst angenehme Raumakustik zu erzielen. Bei Systemen nach dem Stand der Technik war dies meist problematisch, da dann leicht Rückkopplungen auftreten können. Durch die Erfindung wird allerdings gerade auch die Einspielung von zusätzlichem Hall in der Bühnennähe ermöglicht.According to the invention, a plurality of optimized sound signals are generated from a sound signal of the corresponding sound source in the room, such as music or speech, by convolution with predetermined impulse response functions and reproduced by a plurality of speakers distributed in the room. According to the invention, the feedback security is achieved in that the corresponding emission locations undergo a periodic change in switching time intervals. By switching the reproduced optimized sound signals it is then not possible for a listener to locate the recorded sound. Rather, the inventive method leads to a particularly pleasant spatial sound. Furthermore, additional reflections or reverberation often have to be recorded just in the vicinity of the stage or the sound source in order to achieve the most pleasant possible room acoustics. In prior art systems, this has often been problematic since it can easily cause feedback. By means of the invention, however, the recording of additional reverberation in the vicinity of the stage is also made possible.
Bevorzugt werden mindestens drei unterschiedliche optimierte Klangsignale erzeugt, und es sind mindestens drei Wiedergabemittel vorgesehen.Preferably, at least three different optimized sound signals are generated, and at least three reproduction means are provided.
Vorzugsweise ist das Umschaltzeitintervall so kurz gewählt, dass zwischen einem jeweiligen Wiedergabemittel und dem Aufnahmemittel keine Klang verfärbende Rückkopplung entsteht. Als Klang verfärbend werden üblicherweise ungewünschte Pegelanhebungen begrenzter Frequenzbereiche empfunden. Bereits in einem Vorstadium der eigentlichen Rückkopplung, die beispielsweise zu einen deutlich wahrnehmbaren Pfeifen führen kann, sind derartige Erhöhungen des Signalpegels selbst von lokalen Frequenzen störend. Erfindungsgemäß wird solchen möglichen Klangverfärbungen durch das Umschalten begegnet.Preferably, the switching time interval is chosen so short that no sound-discoloring feedback is produced between a respective reproducing means and the recording means. As a sound discoloring usually unwanted level increases limited frequency ranges are felt. Already in a preliminary stage of the actual feedback, which can lead to a clearly perceptible whistling, for example, such increases in the signal level are disturbing even by local frequencies. According to the invention, such possible color discolorations are counteracted by the switching.
Das Umschaltzeitintervall hängt vom Abstand zwischen dem entsprechenden Aufnahmemittel oder Aufnahmemikrofon und den im Saal angeordneten Lautsprechern zur Wiedergabe der optimierten Klangsignale ab. Ein bevorzugtes Umschaltzeitintervall liegt etwa in einem Bereich zwischen 100ms und 500ms.The switching time interval depends on the distance between the corresponding recording medium or recording microphone and the speakers arranged in the hall for reproducing the optimized sound signals. A preferred switching time interval is approximately in a range between 100 ms and 500 ms.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Umschaltzeitintervall zeitlich verändert. Dabei sind verschiedene Intervalldauern beispielsweise abhängig von Art der Klangquelle und Veranstaltung einstellbar. Die Intervalldauer kann auch zufällig gewählt werde, sodass die optimierten Klangsignale vollständig stochastisch den Lautsprechern zugeführt werden.In one embodiment of the method according to the invention, the switching time interval is changed over time. Different interval durations can be set, for example, depending on the type of sound source and event. The interval duration can also be selected randomly, so that the optimized sound signals are fed completely stochastically to the speakers.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Wechsel von einem ersten zu einem zweiten einem Wiedergabemittel zugeführten optimierten Klangsignal das jeweilige erste in das jeweilige zweite optimierte Klangsignal weich übergeblendet. Durch einen derartigen weichen Übergang entsteht ein besonders homogener Klangteppich, der bei bestimmten Typen von Klangquellen als angenehm empfunden wird.In a preferred embodiment of the method according to the invention, when a change is made from a first to a second optimized sound signal supplied to a playback means, the respective first sound signal optimized in the respective second sound signal is soft-blended. Such a smooth transition results in a particularly homogeneous sound carpet, which is perceived as pleasant in certain types of sound sources.
Die optimierten Klangsignale werden vorzugsweise in einer periodischen Reihenfolge oder zufällig stochastich verteilt an die Wiedergabemittel geführt.The optimized sound signals are preferably distributed in a periodic order or randomly stochastich distributed to the reproducing means.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird im Schritt b) eine Anzahl optimierter Klangsignale erzeugt, welche größer ist als die Anzahl der Wiedergabemittel. Dann wird mindestens eines der erzeugten optimierten Klangsignale während eines jeweiligen Umschaltintervalls nicht an ein Wiedergabemittel geführt. Bei dieser Alternative des Verfahrens wird somit eines der optimierten Klangsignale nicht wiedergegeben, wodurch eine gewisse Randomisierung der Wiedergabe aller optimierten Klangsignale erreicht wird. Bevorzugterweise sind die vorgegebenen lmpulsantwortfunktionen untereinander unkorreliert.In a further development of the method, a number of optimized sound signals is generated in step b), which is greater than the number of playback means. Then, at least one of the generated optimized sound signals is generated during a respective switching interval not guided to a playback means. In this alternative method, therefore, one of the optimized sound signals is not reproduced, whereby a certain randomization of the reproduction of all optimized sound signals is achieved. Preferably, the given impulse response functions are uncorrelated with each other.
In einer Weiterbildung des Verfahrens können zur Bestimmung mindestens einer der vorgegebenen Impulsantwortfunktionen die Schritte vorgesehen sein:
- i) Messen einer Impulsantwortfunktion an einem Ort in dem Raum; und
- ii) Entfernen oder Zufügen von Hallanteilen zu den gemessenen Impulsantwortfunktionen zum Erzeugen einer entsprechenden vorgegebenen Impulsantwortfunktion.
- iii) Abspeichern der gemessenen Impulsantwortfunktion und/oder erzeugten vorgegebenen Impulsantwortfunktion.
- i) measuring an impulse response function at a location in the room; and
- ii) removing or adding Hall components to the measured impulse response functions to produce a corresponding predetermined impulse response function.
- iii) storing the measured impulse response function and / or generated predetermined impulse response function.
Besonders bevorzugter Weise werden die vorgegebenen Impulsantwortfunktionen für mehrere Orte in dem Raum erzeugt. Dadurch, dass zur Justierung oder Installation des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem entsprechenden Raum zunächst die natürlichen Impulsantwortfunktionen gemessen werden, können zum Bestimmen der vorgegeben Impulsantwortfunktionen gewisse Anteile zugefügt werden, um eine möglichst ideale Impulsantwortfunktion zu erreichen. Durch die Verwendung von in dem Raum gemessenen Impulsantwortfunktionen und durch die Faltung der von der Klangquelle aufgenommenen Klangsignale mit diesen modifizierten originalen Impulsantwortfunktionen wird erfindungsgemäß ein besonders natürlicher Klangeindruck erreicht.Most preferably, the predetermined impulse response functions are generated for multiple locations in the room. Because the natural impulse response functions are first measured for the adjustment or installation of the method according to the invention in the corresponding room, certain proportions can be added to determine the predetermined impulse response functions in order to achieve the most ideal impulse response function possible. By using impulse response functions measured in the room and by folding the sound signals recorded by the sound source with these modified original impulse response functions, a particularly natural sound impression is achieved according to the invention.
Ferner können die vorgegebenen Impulsantwortfunktionen derart erzeugt werden, dass frühe Reflexionsanteile in einer jeweiligen Impulsantwortfunktion im Wesentlichen einer durch eine Mikrofonaufzeichnung gewonnenen Impulsantwort mit einem hohen Direktschallanteil und starken frühen Reflexionen entsprechen. Somit werden natürliche Mikrofonaufzeichnungen verwendet, um die in dem Raum gemessene originale Impulsantwortfunktion derart zu verändern, dass zusätzliche den Direktschallanteil verstärkende frühe Reflexionen wahrgenommen werden. Genauso werden die vorgegebenen Impulsantwortfunktionen bevorzugt derart erzeugt, dass Nachhallanteile im Wesentlichen Mikrofonaufzeichnungen mit einem hohen Diffusschall entsprechen. Es werden also bevorzugt möglichst natürlich erscheinende Impulsantwortfunktionen zur Faltung verwendet, die aus Impulsantwortfunktionen des Raumes bestehen und zusätzliche Anteile für Direktschall und Diffusschall aufweisen. Genauso ist es möglich störende Anteile in einer gemessenen Impulsantwortfunktion zu entfernen. Erfindungsgemäß werden daher zunächst die dem Raum entsprechenden realistischen akustischen Eigenschaften ermittelt und nachbearbeitet bzw. "verbessert". In diesem Fall werden also vorzugsweise nicht vollständig synthetisch erzeugte Hallsignale verwendet sondern "natürlicher" Hall des Raumes aufbereitet.Furthermore, the predetermined impulse response functions can be generated such that early reflection components in a respective impulse response function substantially correspond to an impulse response obtained by a microphone recording with a high direct sound component and strong early reflections. Thus, natural microphone recordings are used to alter the original impulse response function measured in the room such that additional early reflections enhancing the direct sound component are perceived become. Likewise, the predetermined impulse response functions are preferably generated such that reverberation portions substantially correspond to microphone recordings having a high diffuse sound. Thus, it is preferred to use impulse response functions that appear as natural as possible for convolution, which consist of impulse response functions of the room and have additional components for direct sound and diffuse sound. It is equally possible to remove disturbing components in a measured impulse response function. Therefore, according to the invention, the realistic acoustic properties corresponding to the room are first of all determined and reworked or "improved". In this case, therefore, preferably not completely synthetically generated Hall signals are used but "natural" Hall of the room prepared.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die optimierten Klangsignale beim Wiedergeben mit einer periodischen Pegeländerung beaufschlagt. Diese periodische Pegeländerung mindert weiter die Gefahr von Rückkopplungen und erzeugt bei einem Zuhörer ein verbessertes Raumempfinden. Bevorzugt ist dann die Zeitkonstante der periodischen Pegeländerung in Abhängigkeit von einer Zeitkonstante für einen Rückkopplungsaufbau in dem Raum gewählt.In a further development of the method according to the invention, the optimized sound signals during reproduction are subjected to a periodic level change. This periodic level change further reduces the risk of feedback and creates an improved sense of space in a listener. Preferably, the time constant of the periodic level change is then selected as a function of a time constant for a feedback setup in the room.
In noch einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die optimierten Klangsignale derart verzögert, dass die wiedergegebenen optimierten Klangsignale und die Klangsignale der Klangquelle an mindestens einem Ort des Raumes im Wesentlichen gleichzeitig eintreffen und vorzugsweise die Klangsignale der Klangquelle früher eintreffen.In a further development of the method according to the invention, the optimized sound signals are delayed such that the reproduced optimized sound signals and the sound signals of the sound source arrive at at least one location of the room substantially simultaneously and preferably the sound signals of the sound source arrive earlier.
Außerdem werden, falls mehrere Klangquellen vorliegen, die optimierten Klangsignale derart verzögert, dass ein Direktschall der Klangquellen an jedem Ort des Raumes immer zeitlich vor einem Reflexionsanteil eines wiedergegebenen optimierten Klangsignals eintrifft.In addition, if there are multiple sound sources, the optimized sound signals are delayed such that a direct sound of the sound sources at each location of the room always arrives in time before a reflection component of a reproduced optimized sound signal.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden mehrere Einzelklangsignale der Klangquelle über mehrere Aufnahmemittel aufgenommen und die entsprechenden Einzelklangsignale zu einem aufgenommenen Klangsignal zur Weiterverarbeitung miteinander gemischt. Dabei werden die Einzelklangsignale in Abhängigkeit von den Positionen der Aufnahmemittel verzögert. Durch Einsatz mehrerer Aufnahmemittel bzw. Mikrofone in Bühnennähe lässt sich ein besonders homogener Klang erreichen, wobei ferner die Laufzeitunterschiede zwischen Mikrofon und der Klangquelle berücksichtigt werden.In another preferred embodiment of the method, a plurality of individual sound signals of the sound source are recorded via a plurality of recording means and the corresponding individual sound signals are mixed with one another to form a recorded sound signal for further processing. The individual sound signals are delayed depending on the positions of the recording means. By using several recording media or microphones near the stage it is possible to achieve a particularly homogenous sound, taking into account the delay differences between the microphone and the sound source.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Einzelklangsignale oder die aufgenommenen Klangsignale zum Reduzieren von höher frequenten Anteilen gefiltert werden. Durch die Filterung kann die Absorptionseigenschaft des Übertragungsmediums für den Schall in dem Raum simuliert und berücksichtigt werden.It is also advantageous if the single-tone signals or the recorded sound signals are filtered to reduce higher-frequency components. By filtering, the absorption property of the transmission medium for the sound in the room can be simulated and taken into account.
Die vorgegebenen Impulsantwortfunktionen, zum Beispiel auf einer realistischen Ermittlung Basierende, sind in dem erfindungsgemäßen Klangsystem vorzugsweise in einem an die Faltungseinrichtung gekoppelten Speicher gespeichert. Es ist ferner vorzugsweise der Umschalteinrichtung eine Pegelanpasseinrichtung zum periodischen Ändern der Pegel der optimierten Klangsignale nachgeschaltet und/oder eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern der optimierten Klangsignale vorgesehen.The predetermined impulse response functions, for example based on a realistic determination, are preferably stored in the sound system according to the invention in a memory coupled to the convolution device. Furthermore, it is preferable for the switching device to be followed by a level adjusting device for periodically changing the levels of the optimized sound signals and / or a delay device for delaying the optimized sound signals.
Die Lautsprecher in dem Raum sind vorteilhaft derart angeordnet, dass vorzugsweise mindestens drei Lautsprecher an einem jeweiligen Ort von einem Zuhörer in dem Raum wahrnehmbar sind. Mittels dreier Lautsprecher ist bereits durch die erfindungsgemäßen elektroakustischen Maßnahmen eine Verbesserung der Klangeigenschaften möglich. Wahrnehmbar bedeutet in diesem Fall nicht zwingend, dass eine Verstärkung des originären Klangsignals der Klangquelle vorgenommen wird und ein Zuhörer die entsprechend eingespielten Signale hört, sondern, dass die Klangverbesserung bzw. die Verbesserung der Akustik des Raumes wahrnehmbar ist.The speakers in the room are advantageously arranged such that preferably at least three speakers are perceptible at a particular location by a listener in the room. By means of three loudspeakers an improvement of the sound properties is already possible by the electroacoustic measures according to the invention. Perceptible in this case does not necessarily mean that an amplification of the original sound signal of the sound source is made and a listener hears the appropriately rehearsed signals, but that the sound enhancement or the improvement of the acoustics of the room is perceptible.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klangsystems sieht mehrere Signalzweige mit jeweils mindestens einem aufgenommenen Klangsignal, einer Faltungseinrichtung, einer Umschalteinrichtung und einer Gruppe von Lautsprechern vor, wobei die entsprechenden vorgegebenen Impulsantwortfunktionen in Abhängigkeit von den Positionen der Lautsprecher gewählt sind.A particularly preferred embodiment of the sound system according to the invention provides a plurality of signal branches, each with at least one recorded sound signal, a convolution device, a switching device and a group of speakers, wherein the corresponding predetermined impulse response functions are selected in dependence on the positions of the speakers.
Die Erfindung umfasst ferner einen Veranstaltungssaal, der mit einem erfindungsgemäßen Klangsystem ausgestattet ist.The invention further comprises an event hall equipped with a sound system according to the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:
- Fig.1:
- eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Klangsystems in einem Konzertsaal;
- Fig. 2:
- ein Beispiel einer vorgegebenen Impulsantwortfunktion;
- Fig. 3:
- eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klangsystems;
- Fig. 4:
- eine Darstellung von Gewichtungsfunktionen zur Pegelabsenkung; und
- Fig. 5:
- eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Klangsystems.
- Fig.1:
- a schematic representation of the sound system according to the invention in a concert hall;
- Fig. 2:
- an example of a given impulse response function;
- 3:
- a preferred embodiment of the sound system according to the invention;
- 4:
- a representation of weighting functions for level reduction; and
- Fig. 5:
- a preferred embodiment of the sound system according to the invention.
In den Figuren sind, sofern nichts anderes angegeben ist, gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In the figures, unless otherwise stated, the same or functionally identical elements have been given the same reference numerals.
Die
Die drei optimierten Klangsignale L1, L2, L3 werden einer Umschalteinrichtung 7 zugeführt, welche an die Faltungseinrichtung 5 gekoppelt ist.The three optimized sound signals L1, L2, L3 are supplied to a switching device 7, which is coupled to the
Die Umschalteinrichtung weist einen ersten, zweiten und dritten Eingang 8, 9 und 10 auf und drei Ausgänge 11, 12 und 13. Die Umschalteinrichtung 7 schaltet die optimierten Klangsignale L1, L2, L3 derart an ihre Ausgänge 11, 12 und 13 durch, dass beispielsweise während eines ersten Umschaltzeitintervalls der Länge Δt das Signal L1 als Lautsprechersignal N1 an dem ersten Ausgang 11 abgreifbar ist, das zweite optimierte Klangsignal L2 an dem zweiten Ausgang 12 als zweites Lautsprechersignal N2 abgreifbar ist und das dritte optimierte Klangsignal L3 an dem dritten Ausgang 13 als drittes Lautsprechersignal N3 abgreifbar ist. In einem zweiten oder darauffolgenden Umschaltzeitintervall wird dann L1 an den Ausgang 12, L2 an den Ausgang 13 und L3 an den Ausgang 11 geführt. In einem dritten Umschaltintervall könnte dann eine Zuordnung L1 auf Ausgang 13, L2 auf Ausgang 11 und L3 auf Ausgang 12 folgen. Die entsprechenden Lautsprechersignale N1, N2, N3 werden Lautsprechern 14, 15 und 16 zugeführt, welche in dem Konzertsaal 2 angeordnet sind und die entsprechenden Signale wiedergeben.The switching device has a first, second and
Ein Zuhörer in dem Raum 2, beispielsweise am Ort 17, nimmt einerseits den direkten Schall von der Bühne 3 wahr und andererseits Hallanteile, welche durch das erfindungsgemäße System 1 durch die Lautsprecher 14, 15, 16 abgegeben werden. Der subjektive Klangeindruck für einen Zuhörer ergibt sich dabei im Wesentlichen aus den originalen akustischen Eigenschaften des Raumes 2 und den vorgegebenen Impulsantworten, mit denen das aufgezeichnete Signal E1(t) gefaltet wird.A listener in the
Allgemein lässt sich die Akustik eines Raumes mittels seiner Impulsantwort- oder seiner entsprechenden Übertragungsfunktionen charakterisieren. Die entsprechende Impulsantwortfunktion bezeichnet den Schalldruckverlauf an einem bestimmten Ort des Raumes als Funktion der Zeit, wenn an einem anderen Ort im Raum eine deltaförmige akustische Welle ausgesandt wird.In general, the acoustics of a room can be characterized by its impulse response or its corresponding transfer functions. The corresponding impulse response function designates the sound pressure profile at a specific location of the room as a function of time when a delta-shaped acoustic wave is emitted at another location in the room.
Eine beispielhafte Impulsantwort gi(t) ist in der
Die ersten frühen Anteile entsprechen dabei einem Direktschall DS, der sich ohne Umwege über Reflexionen an etwaigen Oberflächen zu dem Empfänger bzw. Zuhörer ausbreitet. Als frühe Reflexionen, die maßgeblich die wahrgenommene Klarheit und Deutlichkeit der Klangsignale beeinflussen, werden üblicherweise die in einem Bereich bis zu etwa 80ms nach dem Direktschall DS vorliegenden Anteile der Impulsantwortfunktion gi(t) bezeichnet. Hallanteile bei größeren Zeiten werden als Diffusschall DF wahrgenommen. Als besonders angenehm werden in der Regel Räume empfunden, die eine Impulsantwortfunktion aufweisen, die in etwa einem "Tannenbaum" entspricht, und eine Einhüllende, wie beispielsweise die Kurve A2 aufweisen. Die vorgegebenen und abgespeicherten Impulsantwortfunktionen, welche in der Faltungseinrichtung 5 verwendet werden, können nun so erzeugt werden, dass für einen harmonischen Klangeindruck fehlende Hallanteile, beispielsweise die gestrichelte Linie A3 in der
Allgemein kann durch Falten eines Klangsignals eines ersten Raumes mit der Impulsantwort eines zweiten Raumes den Klangsignalen die Klangcharakteristik des zweiten Raumes aufgeprägt werden. Die Faltung erfolgt dabei wie in der Gleichung (1) beschrieben ist. Wird ein derartig gefaltetes Signal jedoch ohne weitere Bearbeitung in dem zweiten Raum, hier beispielsweise in dem Saal 2, wiedergegeben, können Rückkopplungen entstehen, und ein Zuhörer würde außerdem den zusätzlich eingespielten Hall über die Lautsprecher lokalisieren können, was in der Regel als störend empfunden würde.Generally, by folding a sound signal of a first space with the impulse response of a second space, the sound characteristics of the second space can be impressed on the sound signals. The folding takes place as described in equation (1). However, if such a folded signal is reproduced in the second room, here for example in the
Erfindungsgemäß werden daher durch die Umschalteinrichtung 7 die gefalteten bzw. optimierten Signale L1, L2, L3 durchgetauscht. Als vorgegebene Impulsantwortfunktionen zur Faltung, kommen beispielsweise in dem Saal aufgezeichnete Impulsantwortfunktionen an besonders günstigen Hörerpositionen in Frage, wie beispielsweise in dem ersten Drittel eines bestuhlten Konzertsaals. Dann können an benachbarten Positionen 17, 18, 19, 20 in dem Saal 2 die Impulsantworten aufgezeichnet werden und in modifizierter bzw. um Hallanteile ergänzter Form als vorgegebene Impulsantwortfunktion für die Faltung verwendet werden. Es sind auch weitere Verbesserungen durch Hinzufügen oder Entfernen bestimmter Hallanteile dieser Impulsantwortfunktionen möglich.According to the invention, the folded or optimized signals L1, L2, L3 are therefore replaced by the switching device 7. As predetermined impulse response functions for convolution, for example impulse response functions recorded in the hall at particularly favorable listener positions come into consideration, such as, for example, in the first third of a recitaled concert hall. Then, at
Insgesamt wird erfindungsgemäß eine besonders angenehm empfundene Impulsantwortfunktion verwendet. Durch das Abspeichern derartiger vorgegebener Impulsantwortfunktionen kann das erfindungsgemäße Klangsystem auch einfach an räumliche Veränderungen in dem Konzertsaal 2 angepasst werden. Entsprechende vorgegebene Impulsantwortfunktionen zur Verwendung bei Sprachveranstaltungen, Kammermusik, Orchestermusik oder Vortragsveranstaltungen können so flexibel vorgehalten werden. Auch auf räumliche Änderungen durch Einziehen von Trennwänden kann das erfindungsgemäße Klangsystem reagieren.Overall, a particularly pleasant perceived impulse response function is used according to the invention. By storing such predetermined impulse response functions, the sound system according to the invention can also be easily adapted to spatial changes in the
Die
Die Umschalteinrichtung 7 weist vier Ausgänge 27, 28, 29, 30 auf, an denen vier Faltungssignale M1, M2, M3, M4 abgreifbar sind. Die Umschalteinrichtung 7 schaltet beispielsweise in stochastischem Wechsel die Faltungssignale L1-L6 an die Ausgänge 27-30 durch. Dabei werden jeweils über ein jeweiliges Umschaltzeitintervall Δt zwei der optimierten Klangsignale N1-N6 nicht durchgeschaltet. Dabei wird vorzugsweise periodisch mit einer Periodendauer von etwa 200ms bis 500ms die Zuordnung der an den Eingängen der Umschalteinrichtung anliegenden Signale L1-L6 auf die an den Ausgängen 27, 28, 29, 30 der Umschalteinrichtung 7 abgreifbaren Signale M1, M2, M3, M4 nach einem vorgegebenen Algorithmus geändert. In dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel werden beispielsweise jeweils zwei (bei aufeinander folgenden Umschaltzeitintervallen unterschiedliche Signale L1-L6) ausgeblendet. An benachbarten Ausgängen 27, 28, 29, 30 der Umschalteinrichtung 7 liegen daher einerseits niemals Signale an, die mittels einer Faltung mit derselben Impulsantwortfunktion erzeugt wurden, und andererseits unterscheidet sich die Zuordnung der Signale auf die Ausgänge 27, 28, 29, 30 in aufeinander folgenden Umschaltzeitintervallen. Zwei der Signale L1-L6 werden hier zudem ausgeblendet, wobei jeweils andere Signale in aufeinander folgenden Umschaltzeitintervallen ausgeblendet werden. Nur beispielhaft sei eine zufällige Auswahl der nicht durchzuschaltenden bzw. auszublendenden Signale für jedes Umschaltzeitintervall genannt.The switching device 7 has four
Die entsprechenden Faltungssignale M1-M4 sind an Eingänge 31, 32, 33, 34 einer Pegelanpasseinrichtung 35 gekoppelt. Diese dynamische Pegelanpasseinrichtung 35 liefert an ihren Ausgängen 36-39 gewichtete Faltungssignale N1, N2, N3, N4. Die Pegelanpasseinrichtung 35 senkt periodisch die jeweiligen Faltungssignale M1-M4 zu den pegelangepassten Faltungssignalen N1-N4 ab. Dies kann beispielsweise durch einen zeitabhängigen Gewichtungsfaktor wi(t) geschehen:
In der
wobei i = 1, ...5 und j = 1, ...4 läuft. Dabei sind die jeweiligen Verzögerungszeiten Δtij an die Position der jeweiligen Lautsprecher 46-55 angepasst, denen das jeweilige Lautsprechersignal zugeführt ist. Ferner können die einzelnen pegelangepassten Faltungssignale N1, N2, N3, N4 auch mit einem Gewichtungsfaktor aij versehen werden. In der Regel genügt es, eine Überlagerung der pegelangepassten Faltungssignale N1-N4 direkt am Zuhörerort durch die Wiedergabe per Lautsprecher 46-55 zu erreichen. In diesem Fall dient die Verzögerungseinrichtung lediglich der Verzögerung der Faltungssignale N1-N4. Eine zusätzliche Superposition gemäß der Gleichung (3) kann jedoch vorteilhaft sein, wenn an bestimmten Zuhörerplätzen wiedergegebene Lautsprechersignale wahrnehmbar sind, die von verschiedenen Zweigen eines erweiterten Klangsystems erzeugt werden. Eine entsprechende Weiterbildung mit drei Zweigen ist im Folgenden in de
where i = 1, ... 5 and j = 1, ... 4 is running. The respective delay times Δtij are adapted to the position of the respective loudspeakers 46-55, to which the respective loudspeaker signal is supplied. Furthermore, the individual level-matched convolution signals N1, N2, N3, N4 can also be provided with a weighting factor aij. As a rule, it suffices to achieve a superimposition of the level-matched convolution signals N1-N4 directly at the listener location by the reproduction by loudspeakers 46-55. In this case, the delay means only serves to delay the convolution signals N1-N4. An additional superposition according to equation (3), however, may be advantageous if loudspeaker signals reproduced at certain listener seats are perceivable, which are generated by different branches of an extended sound system. A corresponding development with three branches is described below in de
Die Lautsprechersignale 01-05 sind dann jeweils so angepasst, dass an praktisch jedem Zuhörerplatz des Saales ein Direktschallsignal, welches sich über das Übertragungsmedium (Luft) in dem Saal von der Klangquelle ausbreitet, immer vor dem durch das Klangsignal erzeugte zusätzliche Klangsignal eintrifft. Die Lautsprecher sind dann bevorzugt so angeordnet, dass ein Hörerplatz von jeweils mindestens drei Lautsprechern bzw. eingespielten Echosignalen bedient wird.The loudspeaker signals 01-05 are then respectively adapted so that at virtually every listener seat of the hall a direct sound signal which propagates through the transmission medium (air) in the hall from the sound source, always arrives before the additional sound signal generated by the sound signal. The speakers are then preferably arranged so that a listener seat is operated by at least three speakers or recorded echo signals.
Das beschriebene Klangsystem, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, weist einerseits eine sehr hohe Rückkopplungssicherheit durch die Zeit- und Richtungsvarianz der eingespielten Signale über die Lautsprecher auf. Andererseits ist es einem Zuhörer nicht möglich, die eingespielten Signale direkt zu lokalisieren, da durch den periodischen oder auch stochastischen Wechsel, der den Lautsprechern zugeführten Klangsignale 01-05 nach einem jeweiligen Umschaltzeitintervall, das beispielsweise 100-500 ms dauern kann, sich die Schalleinstrahlung lokal verändert. Dadurch wirkt das Klangbild natürlich und lebendig. Durch diese Zeit- und Richtungsvarianz wird bei einem Zuhörer so psychoakustisch eine Aufmerksamkeitserhöhung erreicht, wie es auch durch beispielsweise die Richtwechsel des Schalls infolge einer Bewegung eines Musikers beim Spielen des jeweiligen Instrumentes geschieht. Somit wird selbst ohne eine Pegelerhöhung der zusätzlich durch das erfindungsgemäße Klangsystem eingespielten akustischen Signale das Zuhörerempfinden verbessert. Durch die zeitliche und räumliche Varianz der zusätzlich eingespielten Klangsignale werden die so erzeugten wahrgenommen Reflexionen auffälliger. Daher ist nur ein verhältnismäßig niedriger Pegel der eingespielten Signale erforderlich.The described sound system, which is operated by the method according to the invention, on the one hand has a very high level of feedback reliability due to the time and direction variance the recorded signals via the speakers. On the other hand, it is not possible for a listener to locate the recorded signals directly, since the periodic or stochastic change of the sound signals 01-05 supplied to the loudspeakers takes place locally after a respective switchover time interval which may, for example, be 100-500 ms changed. As a result, the sound appears natural and lively. As a result of this time and direction variance, a listener's psychoacoustically attains an increase in attention, as does, for example, the change in direction of the sound as a result of a movement of a musician when playing the respective instrument. Thus, even without a level increase of the additionally recorded by the sound system according to the invention acoustic signals, the audience sense is improved. Due to the temporal and spatial variance of the additionally recorded sound signals, the perceived reflections generated in this way become more conspicuous. Therefore, only a relatively low level of the recorded signals is required.
Durch die Verwendung von im Wesentlichen realen Impulsantworten, deren Feinstrukturen "verbessert" werden und so dem Klangbild oder der wahrgenommenen Akustik eines realen Raumes mit einer besonders angenehmen Akustik entsprechen, entsteht in dem mit einem erfindungsgemäßen System ausgestatteten Veranstaltungsraum ein Gesamtschallfeld aus der Überlagerung des natürlichen Raumklangs und den hinzugefügten Faltungssignalen und einer Rückwirkung dieser Einspielung über die Lautsprecher auf die Mikrofoneingänge des Systems, ohne dass störende Rückkopplungen auftreten können. Somit kann durch das erfindungsgemäße Klangsystem der natürlichen Akustik eines Raumes mit unbefriedigend wahrgenommener Akustik zusätzlicher natürlich klingender Hall zugefügt werden, um ein günstiges Klangbild entstehen zu lassen. Die wahrgenommene Akustik des Raumes lässt sich durch unterschiedlich vorgegebene Impulsantwortfunktionen vielseitig anpassen, beispielsweise für Sprachveranstaltungen, Orchestermusik, Kammermusik oder Solostimmen.By using substantially real impulse responses whose fine structures are "improved" and thus correspond to the sound image or the perceived acoustics of a real room with a particularly pleasant acoustics, in the event room equipped with a system according to the invention an overall sound field arises from the superposition of the natural surround sound and the added convolution signals and a feedback of this recording via the loudspeakers to the microphone inputs of the system, without disturbing feedbacks can occur. Thus, the natural sound of a room with unsatisfactory perceived acoustics can be added by the sound system according to the invention additional natural sounding Hall to create a favorable sound. The perceived acoustics of the room can be flexibly adapted by different impulse response functions, for example for language events, orchestral music, chamber music or solo voices.
In den
Die den Faltungseinrichtungen 5, 105, 205 zugeführten Klangsignale G(t), H(t), K(t) werden von einer Mischereinrichtung 102 bereitgestellt, an die verzögerte und gegebenenfalls gefilterte von Mikrofonen 303, 304, 305, 306 aufgenommene Klangsignale F1, F2, F3 zugeführt sind.The sound signals G (t), H (t), K (t) supplied to the
Die Mikrofone 303, 304, 305, 306 sind in der Nähe einer Bühne 3, auf der eine oder mehrere Klangquellen vorliegen, angeordnet. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Klangsystems in einem beispielsweise 5000m3 großen Mehrzwecksaal, der für konventionelle akustische verstärkte Veranstaltungen als auch für Sprechtheater oder Orchesterkonzerte verwendet werden soll, ist eine Anordnung der Mikrofone 303, 304, 305, 306 in einem Abstand von ca. 2m vor der Bühne und einer Höhe von 5m über dem Bühnenniveau günstig. Beispielsweise können diese Mikrofone 303, 304, 305 als hochwertige Studiokondensatormikrofone mit einer Richtcharakteristik "breite Niere" ausgeführt sein. So können meist alle Schallquellen im Bühnenbereich gut erfasst werden.The
Die so erfassten Klangsignale E1, E2, E3, E4 werden in einem Verstärker 307 vorverstärkt und dann als verstärkte Klangsignale F1, F2, F3, F4 der Mischereinrichtung 102 zugeführt. Die Mischereinrichtung 102 verzögert und mischt die entsprechenden vorverstärkten Klangsignale F1, F2, F3, F4. Die Signalbearbeitung geschieht ähnlich, wie es beispielsweise bereits in der Gleichung (3) dargestellt ist, wobei die Oi(t) den Signalen G(t), H(t) und K(t) entspricht und Nj(t) den vorverstärkten Klangsignalen Fj(t) entspricht. Die den Faltungseinrichtungen 5, 105, 205 zugeführten Klangsignalen G(t), H(t), K(t) weisen somit Anteile aller von den vier Mikrofonen 303, 304, 305, 306 empfangenen Signale E1, E2, E3, E4 auf, wobei Signalanteile von entfernteren Mikrofonen 303, 304, 305, 306 in Abhängigkeit von der Schalllaufzeit zwischen Mikrofon und den an den jeweiligen Zweig gekoppelten Lautsprechern 146, 147, 148 berücksichtigt werden. Ist beispielsweise eine Lautsprechergruppe 146 des ersten Zweiges 100 in einem hinteren rechten Bereich des Raumes vorgesehen, werden in dem Mischer und Verzögerer 102 Signale der Mikrofone 205, 206 stärker verzögert als die Signale der Mikrofone 203, 204, welche in der Nähe des rechten Bühnebereichs angeordnet sind. Entsprechend werden dann die aufgenommenen Klangsignale der Mikrofone 303, 304, 305, 306 für in der Mitte des Raumes angeordnete Lautsprecher 147 etwa gleich stark verzögert.The thus-detected sound signals E1, E2, E3, E4 are pre-amplified in an
Die Mischereinrichtung 102 kann beispielsweise als digitaler Signalprozessor ausgeführt werden, dem die vorverstärkten Signale F1, F2, F3, F4 in digitalisierter Form (beispielsweise über einen hochauflösenden Analog-Digital-Wandler, der hier nicht dargestellt ist) zugeführt werden. Die weitere Verarbeitung der Zweigsignale G(t), H(t), K(t) kann dann beispielsweise mittels eines üblichen Personalcomputers erfolgen, dem die Signale über einen Digitaleingang einer Soundkarte eingekoppelt werden. Die heutige Computertechnik ermöglicht es, beispielsweise mit mehreren vernetzten Rechnern, praktisch in Echtzeit parallel die drei mal sechs verschiedenen Impulsantwortfunktionen mit den Signalen G(t), H(t), K(t) zu falten und wieder an einen DSP in periodischem Wechsel auszugeben. Die Aufgaben der Faltungseinrichtung 5, 105, 205 und der Umschalteinrichtung 7, 107, 207 können daher von einem besonders leistungsfähigen PC oder mehreren vernetzten PCs übernommen werden.The
Der entsprechende nachgekoppelte digitale Signalprozessor (DSP) übernimmt die Aufgaben der dynamischen Pegelanpassung in den Pegelanpasseinrichtungen 35, 135, 235 und die Aufgaben der Verzögerungs- und Entzerrungsvorrichtungen 40, 140, 240. Letztere führen weiter die Signalqualität erhöhende Filterungen oder Entzerrungen durch, um die Übertragungsfunktion der Lautsprecher zu kompensieren. Die entsprechenden Ausgangssignale 01-05, T1-T5 und X1-X5 werden digital analog gewandelt (beispielsweise mit einem üblichen DA-Wandler, der hier nicht dargestellt sind) und den Verstärkern 141, 142, 143 zugeführt.The corresponding post-coupled digital signal processor (DSP) performs the tasks of dynamic level adjustment in the
Die Verstärker speisen jeweils zwei bis drei Lautsprecher an ihren Ausgängen, welche regelmäßig im Decken- und Wandbereich des Saales verteilt eingepasst sind. In bestimmten Fällen werden Lautsprecher auch unterhalb von Podien oder Tribünen angeordnet. Dabei soll die Dichte des Lautsprechernetzes so gewählt sein, dass jeder Zuhörerplatz von 3-4 Lautsprechern versorgt wird.The amplifiers each feed two to three loudspeakers at their outputs, which are regularly fitted distributed in the ceiling and wall area of the hall. In some cases, speakers are also placed below podiums or grandstands. The density of the speaker network should be chosen so that each listener seat is powered by 3-4 speakers.
Die vorliegende Erfindung schafft also ein Verfahren und ein Klangsystem zur Verbesserung von einer wahrgenommenen Akustik eines Raumes, welches mittels elektroakustischer Beeinflussung ein natürliches und lebendiges Klangbild auf der Basis von reell ermittelten Raumeigenschaften ermöglicht. Durch die Faltung mit vorgegebenen Impulsantwortfunktionen, die aus gemessenen Impulsantwortfunktionen von möglichst idealen Räumen konstruiert sind, wird ein besonders angenehmer Raumklang erzielt. Durch die Veränderung der Einkopplungsrichtung der eingespielten zusätzlichen optimierten Klangsignale durch das Umschalten in den Umschaltvorrichtungen wird eine ungewünschte Lokalisierung der zusätzlichen Signale durch einen Zuhörer vermieden und eine besonders hohe Rückkopplungssicherheit erreicht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und System lassen sich die raumakustischen Eigenschaften von Veranstaltungsräumen erheblich verbessern.The present invention thus provides a method and a sound system for improving a perceived acoustics of a room, which enables a natural and lively sound image based on real determined spatial properties by means of electro-acoustic interference. By folding with predetermined impulse response functions, which are constructed from measured impulse response functions of ideally ideal rooms, a particularly pleasant surround sound is achieved. By changing the Einkopplungsrichtung the rehearsed additional optimized sound signals by switching in the switching devices unwanted localization of the additional signals is avoided by a listener and achieved a particularly high level of feedback security. By the method and system according to the invention, the room acoustics of event rooms can be significantly improved.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Die Anzahl der parallel geführten Faltungssignale kann beliebig verändert werden. Der Einsatz der Erfindung ist nicht auf geschlossene Räume beschränkt, sondern ein entsprechendes Klangsystem eignet sich ebenfalls zur Verbesserung der raumakustischen Wahrnehmung von offenen oder halboffenen Veranstaltungsstätten. Ferner lassen sich auch synthetisierte Impuls-Antwort-Funktionen als vorgegebene Impulsantwortfunktionen verwenden. Die in den Figuren dargestellten Signalverläufe sind lediglich beispielhaft zur Erläuterung zu verstehen. Größenangaben, zum Beispiel des Volumens der zu beschallenden Räume oder Mikrofonabstände, zu sind ebenfalls nur beispielhaft zu verstehen und praktisch beliebig veränder- oder skalierbar.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. The number of parallel convolution signals can be changed as desired. The use of the invention is not limited to closed rooms, but a corresponding sound system is also suitable for improving the room acoustics perception of open or semi-open venues. Furthermore, synthesized impulse response functions can also be used as predetermined impulse response functions. The waveforms shown in the figures are to be understood as exemplary only for explanation. Size specifications, for example, the volume of the rooms to be sounded or microphone distances, too, are also to be understood only as an example and virtually any change or scalable.
- 11
- Klangsystemsound system
- 22
- Veranstaltungssaalevent hall
- 33
- Bühnestage
- 44
- Mikrofonmicrophone
- 55
- Faltungseinrichtungconvolver
- 66
- SpeicherStorage
- 77
- Umschalteinrichtungswitchover
- 8, 9, 108, 9, 10
- Eingangentrance
- 11, 12, 1311, 12, 13
- Ausgangoutput
- 14, 15, 1614, 15, 16
- Lautsprecherspeaker
- 17 - 2017 - 20
- Zuhörerpositionlistening position
- 21 - 2621 - 26
- Eingangentrance
- 28 - 3028 - 30
- Ausgangoutput
- 31 - 3431 - 34
- Eingangentrance
- 35 - 3935 - 39
- Ausgangoutput
- 4040
- Entzerrungseinrichtungequalizer
- 41 - 4541 - 45
- Verstärkeramplifier
- 46 - 5546 - 55
- Lautsprecherspeaker
- 100100
- Klangsystemsound system
- 101101
- Klangsystemsound system
- 102102
- Mischermixer
- 105105
- Faltungseinrichtungconvolver
- 106106
- SpeicherStorage
- 107107
- Umschalteinrichtungswitchover
- 135135
- PegelanpassungseinrichtungLevel matching device
- 140140
- Verzögerungseinrichtungdelay means
- 141, 142, 143.141, 142, 143.
- Verstärkeramplifier
- 146, 147, 148146, 147, 148
- LautsprechergruppeSpeaker group
- 205205
- Faltungseinrichtungconvolver
- 206206
- SpeicherStorage
- 207207
- Umschalteinrichtungswitchover
- 235235
- PegelanpassungseinrichtungLevel matching device
- 240240
- Verzögerungseinrichtungdelay means
- 303-306303-306
- Mikrofonmicrophone
- 307307
- Verstärkeramplifier
- A1A1
- ImpulsantwortfunktionImpulse response function
- A2A2
- Einhüllendeenvelope
- A3A3
- Schallanteilsound component
- DSDS
- Direktschalldirect sound
- DFDF
- Diffusschalldiffuse sound
- E1-E4E1-E4
- Mikrofonsignalmicrophone signal
- F1-F4F1-F4
- vorverstärktes Signalpre-amplified signal
- G, H, KG, H, K
- aufgenommenes Klangsignalrecorded sound signal
- L1-L5,P1-P6L1-L5, P1-P6
- Faltungssignalconvolution signal
- U1-U6U1-U6
- Faltungssignalconvolution signal
- M1-M4, Q1-Q4M1-M4, Q1-Q4
- geschaltetes Faltungssignalswitched convolution signal
- V1-V4V1-V4
- geschaltetes Faltungssignalswitched convolution signal
- N1-N4, R1-R4N1-N4, R1-R4
- pegelangepasstes SignalLevel-adjusted signal
- Y1-Y4Y1-Y4
- pegelangepasstes SignalLevel-adjusted signal
- O1-O5, T1-T5O1-O5, T1-T5
- LautsprechersignalLoudspeaker signal
- X1-X5X1-X5
- LautsprechersignalLoudspeaker signal
- Δt.delta.t
- Umschaltzeitintervallswitching time
- w1-w4w1-w4
- Gewichtungsfunktionweighting function
Claims (29)
- Method of improving the audible acoustics of a room (1), comprising the method steps of:a) recording at least one sound signal (E1 (t)) with a recording means (4) in the vicinity of at least one sound source (3) in the room (1);b) convolving each recorded sound signal (E1(t)) with a respective impulse response function (gi(t)) for generating different optimised sound signals (L1 (t), L2(t), L3(t)), each impulse response function being selected from a selection of predetermined impulse response functions for the room (1);c) playing back the optimised sound signals (N1, N2, N3) with the sound playback means (14, 15, 16) arranged in the room (1), a different optimised sound signal (N1, N2, N3) being fed to each sound playback means (14, 15, 16), and the optimised sound signals (N1, N2, N3) being fed in each case to the playback means (14, 14, 16) after a predetermined switching time interval (Δt) in such a way that the same optimised sound signal (N1, N2, N3) is not fed to any of the playback means (14, 15, 16) in consecutive switching time intervals (Δt).
- Method according to claim 1, characterised in that at least three different optimised sound signals (L1, L2, L3) are generated and at least three playback means (14, 15, 16) are provided.
- Method according to either claim 1 or 2, characterised in that the switching time interval (Δt) in step c) is selected to be short enough, preferably in a range of from 100 to 500 ms, to prevent feedback which would colour the sound between a playback means (14, 15, 16) and the recording means (4).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that, in step c), during a change from a first to a second optimised sound signal (N1, N2, N3) fed to a playback means (14, 15, 16), each first sound signal is cross-faded into each second optimised sound signal (N1, N2, N3).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the optimised sound signals (N1, N2, N3) are fed to the playback means (14, 15, 16) in a periodic sequence or in a stochastically distributed manner.
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the duration of the switching time interval (Δt) is changed.
- Method according to claim 1, characterised in that a number of optimised sound signals (L1 to L6) are generated in step b), this number being greater than the number of playback means (14, 15, 16), and in that at least one of the optimised sound signals (L1 to L6) is not fed to a playback means (14, 15, 16) in step c) during a switching interval (Δt).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the predetermined impulse response functions (gi(t)) are not correlated with one another.
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the method of determining at least one of the predetermined impulse response functions (gi(t)) comprises the step of:i) measuring an impulse response function (gi(t)) at a location (17) in the room (2).
- Method according to claim 9, characterised in that the impulse response function (gi(t)) measured is stored.
- Method according to either claim 9 or claim 10, characterised in that a further step is provided:ii) removing or adding reverberation components (A3) to the impulse response function (gi(t)) measured to generate a corresponding predetermined impulse response function.
- Method according to any one of claims 9 to 11, characterised in that the predetermined impulse response functions (gi(t)) are generated by measuring impulse response functions at different locations (17 to 20) in the room (2).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the predetermined impulse response functions (gi(t)) are generated in such a way that early reflection components basically correspond to microphone recordings with a high direct sound component (DS)
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the predetermined impulse response functions (gi(t)) are generated in such a way that reverberation components basically correspond to microphone recordings with high diffuse sound (DF).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the optimised sound signals (M1 to M4) are subjected to a periodic change in level during playback.
- Method according to claim 15, characterised in that a time constant for the periodic change in level is selected as a function of a time constant for a build up of feedback in the room.
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the optimised sound signals (N1, N2, N3, N4) are delayed in such a way that the played-back optimised sound signals (O1 to 05) and the sound signals of the sound source (3) reach at least one location in the room (2) substantially simultaneously.
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that, in the case of a plurality of sound sources, the optimised sound signals (N1 to N4) are delayed in such a way that direct sound from the sound sources reaches each location in the room before a reflection component of a played-back optimised sound signal (O1 to 05).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that a plurality of individual sound signals (E1 to E4) from the sound source (3) are recorded in step a) by a plurality of recording means (303, 304, 305, 306) and the corresponding individual sound signals (E1 to E4) are mixed together to form a sound signal (G(t), H(t), K(t)) for further processing, the individual sound signals (E1 to E4) being delayed as a function of the positions of the recording means (303, 304, 305, 306).
- Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the individual sound signals (E1 to E4) or the recorded sound signals are filtered to reduce highfrequency components.
- Sound system (1) for a room (2), in particular for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 20, comprising:a) at least one microphone (3) for recording at least one sound signal (E1(t)) in the vicinity of the sound source (3);b) a convolution device (5) for convolving the recorded sound signal (E1 (t)) with predetermined impulse response functions (gi(t)) for generating at least three optimised sound signals (L1, L2, L3);c) a switching device (7) coupled to the convolution device (5); andd) loudspeakers (14, 15, 16), coupled to the switching device (7), for playing back the optimised sound signals (L1, L2, L3);e) the switching device (7) in each case feeding the optimised sound signals (L1, L2, L3) to the loudspeakers (14, 15, 16) after a switching time interval (Δt) in such a way that the same optimised sound signal (L1, L2, L3) is not fed to any of the loudspeakers (14, 15, 16) in consecutive switching time intervals (Δt).
- Sound system (1) according to claim 21, characterised in that at least three optimised sound signals (L1, L2, L3) are generated by convolving the recorded sound signal (E1) with three different impulse response functions (gi(t)) in each case and at least three loudspeakers (14, 15, 16) are provided.
- Sound system (1) according to either claim 21 or claim 22, characterised in that the predetermined impulse response functions (gi(t)) are stored in a storage means (6) coupled to the convolution device (5).
- Sound system (1) according to any one of claims 21 to 23, characterised in that a level adjustment device (35) for periodically changing the level of the optimised sound signals (M1, M2, M3, M4) is connected downstream of the switching device (7).
- Sound system according to any one of claims 21 to 24, characterised in that a delay device (40) is provided for delaying the optimised sound signals (M1, M2, M3, M4).
- Sound system (1) according to any one of claims 21 to 25, characterised in that the loudspeakers are arranged in the room (2) in such a way that at least three loudspeakers (14, 15, 16) can be heard by a listener at any location (17) in the room.
- Sound system (1, 100, 101) according to any one of claims 21 to 26, characterised in that the following are further provided:- a plurality of microphones (303, 304, 305, 306) arranged in the vicinity of a stage (3) in the room (2) to record a plurality of individual sound signals (E1 to E4); and- a mixing device (307, 102) for mixing the individual sound signals (E1 to E4) to form the recorded sound signal (G(t), H(t), K(t)).
- Sound system (101) according to any one of claims 21 to 27, characterised in that the sound system (1) has a plurality of signal paths, each having at least one recorded sound signal (G(t), H(t), K(t)), a convolution device (5, 105, 205), a switching device (7, 107, 207) and a set of loudspeakers (146, 147, 148), the corresponding predetermined impulse response functions (gi(t)) being selected as a function of the position of the loudspeakers.
- Function hall (2) comprising a sound system (1) according to any one of claims 21 to 28.
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