Die Erfindung betrifft eine Audioanlage mit einer Zentraleinheit und zumindest zwei Lautsprecherboxen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei konventionellen Audioanlagen wird das Audiosignal mittels eines zweiadrigen Kabels von einer Zentraleinheit zu den jeweiligen Boxen übertragen. Aus praktischen Gründen wäre es jedoch wünschenswert, wenn auf solche Kabel verzichtet werden könnte.
Aus der WO2004/004 178 ist ein drahtloses Audiosignalübertragungsverfahren für Audiosignale zwischen einer Sendeeinrichtung und einer räumlich benachbarten Empfangseinrichtung bekannt. Die zu übertragenden Audiosignale werden digitalisiert, komprimiert und als Datenpakete mittels eines digitalen Hochfrequenzübertragungsverfahrens übertragen. Die Übertragung der Audiosignale erfolgt mittels Diversity-Verfahren, wobei die Sendeeinrichtung zwei getrennte Sender mit zugehörigen Sendeantennen aufweist, während die Wiedergabeeinrichtung nur eine Empfangsantenne aufweist. Die beiden Datenströme für das Diversity-Verfahren werden aus dem zuvor digitalisierten Audiodatenstrom durch eine vorgegebene Codierungsanweisung abgeleitet. Ein Nachteil der diesem Verfahren anhaftet besteht darin, dass es sich nur bedingt für die Übertragung grosser Bandbreiten eignet.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Audioanlage derart weiterzubilden, dass die drahtlos übertragenen Audiosignale mit einer hohen Qualität wiedergegeben werden können, wobei die Signalübertragung unempfindlich in Bezug auf Störungen sein soll und die jeweilige Boxe lediglich ein einziges Anschlusskabel zum Anschliessen an das Stromnetz aufweisen soll.
Hierzu wird nach der Erfindung eine Audioanlage mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmalen vorgeschlagen.
Indem die jeweilige Sendevorrichtung das zu übermittelnde Audiosignal mit einer Auflösung von zumindest 14 Bit digitalisiert und auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert, wird die grundsätzliche Voraussetzung für eine gute Wiedergabe des Audiosignals geschaffen und zugleich die Störanfälligkeit des Audiosignals bei der drahtlosen Übermittlung reduziert. Durch das Adressieren der zu übermittelnden Audiosignale können diese von dem jeweiligen Empfänger selektiv empfangen werden. In der jeweiligen Boxe wird das Audiosignal von dem Trägersignal entkoppelt, mit einer Abtastrate von zumindest 20 KHz abgetastet und mittels eines D/A-Wandlers in ein analoges Signal umgewandelt.
Da jede Boxe mit zumindest einem Netzteil versehen ist, können zumindest einzelne zur Aufbereitung des analogen Signals vorgesehenen Bausteine mit elektrischer Energie versorgt und das analoge Signal entsprechend aufbereitet werden.
Anhand der einzigen Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Audioanlage ist mit einer Zentraleinheit 1 sowie einer rechten Lautsprecherboxe 2 und einer linken Lautsprecherboxe 3 versehen. Die Zentraleinheit 1 umfasst ein Audiogerät 4, ein Haupt-Netzteil 5, einen Ein-/Ausschalter 6, eine erste Audio-Sendeanordnung 7, eine zweite Audio-Sendeanordnung 10, einen Funksender 13 mit einer Funkantenne 14, einen Fernbedienungsempfänger 15, ein Standby-Netzteil 16, einen Antennenstecker 17 sowie einen Netzstecker 18. Zur Fernbedienung der Anlage ist eine Fernbedienungseinheit 19 vorgesehen. Das Audiogerät 4 kann beispielsweise ein CD-Spieler, ein Tuner, ein MP3-Spieler, ein DVD-Spieler, ein Fernseher oder eine Bluray-Disk sein. Aber auch jegliche Formen von physischen, elektronischen, magnetischen, optischen oder magneto-optischen Datenspeichern kommen in Frage.
Die jeweilige Audio-Sendeanordnung 7, 10 umfasst eine Sendevorrichtung 8, 11 sowie eine Sendeantenne 9, 12. Die als Block dargestellte Sendevorrichtung 8, 11 beinhaltet mehrere Bausteine und Module, wobei insbesondere ein A/D-Wandler, ein Modulator sowie ein Sendemodul zu nennen sind. Dem A/D-Wandler ist der Modulator in der Form eines PCM-Modulators (Pulse-Code-Modulation) nachgeschaltet, mittels welchem ein PCM-Signal generiert wird. Das PCM-Signal wird anschliessend auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert. Das modulierte Trägersignal wird schliesslich an ein Sendemodul übertragen, mittels welchem es über die Antenne in den Raum abgestrahlt wird. Es versteht sich, dass ggf. auch einzelne der genannten Bausteine und/oder Module zu Einheiten zusammengefasst werden können.
Die jeweilige Sendevorrichtung 8, 11 ist mit der Sendeantenne 9, 12 verbunden, über welche das zu übermittelnde Signal abgestrahlt wird. Die jeweilige Sendevorrichtung 8, 11 verändert zudem die Frequenz des Trägersignals mittels Frequenzspringverfahren, Frequency Hopping genannt. Mit dem Frequenzspringverfahren wird störenden Frequenzen ausgewichen, was jedoch bedingt, dass der Sender und Empfänger aufeinander synchronisiert sind und die selben Frequenzen "abhüpfen". Ein weiterer Vorteil des Frequenzspringverfahrens besteht darin, dass Reflexionen und Mehrwegempfang eliminiert werden.
Der Funksender 13 schliesslich dient dem Ein- und Ausschalten der beiden Boxen 2, 3 wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Der Aufbau der beiden Lautsprecherboxen wird insbesondere anhand der rechten Boxe 2 näher erläutert. Da beide Lautsprecherboxen 2, 3 identisch aufgebaut sind, sind identische Bauteile der linken Lautsprecherboxe 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der rechten Lautsprecherboxe 2, jedoch ergänzt mit einem "a", versehen. Die jeweilige Boxe 2, 3 weist eine Audio-Empfangsanordnung 20, 20a auf, die eine Empfängervorrichtung 21, 21a sowie eine Empfangsantenne 22, 22a umfasst. Die als Block dargestellte Empfängervorrichtung 21, 21a umfasst u.a. einen mit der Antenne 22, 22a verbundenen Empfänger, einen Demodulator sowie einen D/A-Wandler, welch Letzterer das digitale, demodulierte Signal in ein analoges Signal umwandelt.
Im Weiteren beinhaltet die Boxe 2 ein Standby-Netzteil 23, einen Funkempfänger 24, eine Funkantenne 25, einen Vorverstärker 26, ein aktives Filter 27, einen Ein-/Ausschalter 28, ein Haupt-Netzteil 29, einen ersten Endverstärker 30, einen zweiten Endverstärker 31, ein passives Filter 32, einen Basslautsprecher 33, einen Mitteltöner 34 sowie einen Hochtöner 35. Schliesslich weist die jeweilige Boxe 2 ein mit einem Netzstecker 36 versehenes Netzkabel zum Anschliessen an das Stromnetz auf.
Zur Inbetriebnahme der Audioanlage muss diese eingeschaltet werden. Dies kann entweder mittels einer an der Zentraleinheit angeordneten Taste (nicht dargestellt) oder mittels der Fernbedienung erfolgen. Kommt der Einschaltbefehl von der Fernbedienung, so wird dieser von dem Fernbedienungsempfänger 15 empfangen. Nach dem Einschalten der Zentraleinheit 1 wird mittels des Funksenders 13 das Einschaltsignal an die zugehörigen Boxen 2, 3 weitergegeben. Das Einschaltsignal wird von dem Funkempfänger 24, 24a der jeweiligen Boxe 2, 3 empfangen. Der Funkempfänger 24, 24a schaltet dann das Hauptnetzteil 29 der Boxe mittels des Ein-/Ausschalters 28 ein, womit die Stromversorgung sämtlicher aktiver Bausteine der jeweiligen Boxe 2, 3 sichergestellt ist.
Da der Funksender 13 keinen Sichtkontakt mit der jeweiligen Boxe 2, 3 bzw. dem jeweiligen Funkempfänger 24, 24 haben muss, können die Boxen 2, 3 über den Funksender 13 zuverlässig ein- und ausgeschaltet werden.
Um das von dem Audiogerät 4 abgegebene Analogsignal an die Boxen 2, 3 zu übermitteln, wird das Analogsignal in der Sendevorrichtung 8 mit einer Auflösung von zumindest 14 Bit, vorzugsweise zumindest 16 Bit digitalisiert und mittels des Modulators auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert. Das modulierte Trägersignal wird dann mittels der Audio-Sendeanordnung 7, 10 und der zugehörigen Antenne 9, 12 in den Raum abgestrahlt, wobei die Sendevorrichtung 8, 11 das zu übermittelnde Signal adressiert, so dass dieses von der Audio-Empfangsanordnung 20, 20a der zugehörigen Boxe 2, 3 empfangen werden kann.
Die eigentliche Wirkungsweise der Audioanlage stellt sich wie folgt dar: Die mittels des Audiogeräts 4 wiederzugebenden Töne stehen in Form eines Audiosignals an dessen Ausgang an. Dieses Audiosignal wird den beiden Audio-Sendeanordnungen 7, 10 zugeführt, wo es mit einer Auflösung von zumindest 14 Bit, vorzugsweise zumindest 16 Bit, mittels des A/D-Wandlers zuerst digitalisiert, dann in ein PCM-Signal umgewandelt und danach mittels des Modulators auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert wird. Das modulierte Trägersignal wird mittels der Sendevorrichtung 8, 11 adressiert und über die zugehörige Antenne 9, 12 in den Raum abgestrahlt.
Die mittels der linken Boxe wiederzugebenden Audio-Signale sind gegenüber den mittels der rechten Boxe wiederzugebenden Audio-Signalen unterschiedlich adressiert, so dass diese von dem entsprechenden Empfänger, namentlich der Audio-Empfangsanordnung 20, 20a bzw. der Empfängervorrichtung 21, 21a der jeweiligen Boxe 2, 3 empfangen werden können. Das mittels der Antenne 22, 22a empfangene Signal wird in der Empfängervorrichtung 21, 21a für die Wiedergabe aufbereitet, indem das eigentliche Audiosignal mittels des Demodulators von dem Trägersignal getrennt, das PCM-Signal in ein herkömmliches, digitales Signal gewandelt und in dem D/A-Wandler in das analoge Ursprungssignal zurückgewandelt wird.
Nach dem Entkoppeln des Nutzsignals wird dieses mit einer Abtastrate von zumindest 20 KHz abgetastet. Vorzugsweise wird ein Abtastrate von zumindest 40KHz gewählt, damit das Audiosignal mit einer grossen Bandbreite und möglichst in HiFi Qualität wiedergegeben werden kann. Das analoge Audiosignal wird in dem Vorverstärker 26 verstärkt und danach in dem aktiven, Hoch- und Tiefpass-Filter 27 auf die beiden Endverstärker 30, 31 aufgeteilt, wobei dem mit dem Basslautsprecher 33 verbundenen Endverstärker 30 die Audiosignale im Frequenzbereich von 20 bis 150 Hz zugeleitet werden, während die im Frequenzbereich von 150 Hz bis 20 KHz liegenden Audiosignale an das passive Filter 32 weitergeleitet werden. Letzteres führt Signale mit einer Frequenz bis 3 KHz dem Mitteltöner 34 zu, während Signale mit Frequenzen über 3 KHz über einen Hochpass dem Hochtöner 35 zugeführt werden.
Die Lautsprecher sind zudem teilaktiv, indem zwischen Bass und Mitteltöner ein aktives Filter 27 mit Phasenkorrektur eingebaut ist. Der eine Endverstärker 30 speist den Mittel-und Hochtöner 34, 35, während der andere Endverstärker 31 den Bass 33 versorgt. Dadurch lassen sich Verluste, welche bei passiven Filtern entstehen, eliminieren, was zu einem exakten, verzerrungsfreien Klangbild beiträgt.
Es versteht sich, dass die Audioanlage natürlich auch mit mehr als zwei Audio-Sendeanordnungen sowie einer entsprechenden Anzahl Boxen versehen sein kann.
Die beschriebene Audioanlage gewährleistet eine qualitativ gute Wiedergabe der drahtlos übertragenen Audiosignale, zumal das zu übertragende Audiosignal nicht komprimiert und das Nutzsignal empfängerseitig mit einer hohen Abtastrate abgetastet wird. Das beschriebene Übertragungsverfahren ist zudem unempfindlich in Bezug auf Störungen. Zudem muss jede Boxe nur mit einem einzigen Kabel, namentlich einem Netzkabel, versehen sein. Die beiden Boxen können in einem Umkreis von ca. 10 Metern um die Zentraleinheit an jeder beliebigen Stelle aufgestellt werden, wobei lediglich ein Netzanschluss für die jeweilige Boxe vorhanden sein muss.
Durch den Funksender und die beiden Funkempfänger wird eine einwandfreie Funktionsweise gewährleistet, da die Zentraleinheit zuerst eingeschaltet werden muss, beispielsweise mittels einer IR-Fernbedienung, bevor der Funksender das entsprechende Signal an die beiden Boxen sendet. Zudem braucht der Funksender keine Sichtverbindung mit den beiden Boxen.
Schon bei einer sehr geringen Sendeleistung von ca. 1 mW wird eine einwandfreie Übertragung der auf Funk basierenden Audiosignale zu den Boxen sichergestellt, welche bei der genannten Sendeleistung von ca. 1 mW in einer Entfernung von bis zu ca. 10 Metern zu der Zentraleinheit aufgestellt werden können. Bei grösseren Abständen oder beim Vorhandensein von Hindernissen kann die Sendeleistung natürlich auch erhöht werden, wobei die Boxen nicht zwingend im Sichtbereich der Zentraleinheit aufgestellt werden müssen, sondern ggf. sogar in einem anderen Raum platziert werden können. Bei ausgeschalteter Zentraleinheit sind jedoch auch beide Sender und Empfänger ausgeschaltet. Also keine Funkverbindung im Standby-Betrieb.
Die Boxen können natürlich auch zur Wiedergabe von örtlich getrennten Audiogeräten wie beispielsweise den Audiogeräten einer HiFi-Anlage und einem entfernt davon aufgestellten Fernseher verwendet werden. In diesem Fall müssen sowohl die HiFi-Anlage wie auch der Fernseher mit je einer Zentraleinheit versehen werden, wobei zusätzlich Massnahmen getroffen werden sollten, damit nicht beide Zentraleinheiten gleichzeitig aktiv sind, indem sie gleichzeitig Audiosignale an die Boxen übermitteln.
The invention relates to an audio system having a central unit and at least two loudspeaker boxes according to the preamble of claim 1.
In conventional audio systems, the audio signal is transmitted by means of a two-wire cable from a central unit to the respective boxes. However, for practical reasons, it would be desirable to be able to dispense with such cables.
WO2004 / 004 178 discloses a wireless audio signal transmission method for audio signals between a transmitting device and a spatially adjacent receiving device. The audio signals to be transmitted are digitized, compressed and transmitted as data packets by means of a digital radio frequency transmission method. The transmission of the audio signals by means of diversity method, wherein the transmitting device has two separate transmitters with associated transmit antennas, while the playback device has only one receiving antenna. The two data streams for the diversity method are derived from the previously digitized audio data stream by a predetermined coding instruction. A disadvantage of this method is that it is only partially suitable for the transmission of large bandwidths.
The invention aims to develop a trained according to the preamble of claim 1 audio system such that the wirelessly transmitted audio signals can be played back with a high quality, the signal transmission should be insensitive to interference and the respective Boxe only a single connection cable to Connecting to the power supply should have.
For this purpose, an audio system with the features stated in the characterizing part of claim 1 is proposed according to the invention.
By the respective transmitting device digitizes the audio signal to be transmitted with a resolution of at least 14 bits and modulated onto a high-frequency carrier signal, the fundamental prerequisite for a good reproduction of the audio signal is created and at the same time reduces the susceptibility of the audio signal in the wireless transmission. By addressing the audio signals to be transmitted, they can be selectively received by the respective receiver. In the respective box, the audio signal is decoupled from the carrier signal, sampled at a sampling rate of at least 20 KHz and converted by means of a D / A converter into an analog signal.
Since each box is provided with at least one power supply, at least individual provided for the preparation of the analog signal blocks can be supplied with electrical energy and the analog signal to be processed accordingly.
With reference to the single drawing, an embodiment of the invention will be explained in more detail below.
The audio system is provided with a central unit 1 and a right-hand loudspeaker box 2 and a left-hand loudspeaker box 3. The central unit 1 comprises an audio device 4, a main power supply 5, an on / off switch 6, a first audio transmission device 7, a second audio transmission device 10, a radio transmitter 13 with a radio antenna 14, a remote control receiver 15, a standby Power supply 16, an antenna connector 17 and a power plug 18. For remote control of the system, a remote control unit 19 is provided. The audio device 4 may be, for example, a CD player, a tuner, an MP3 player, a DVD player, a television, or a Bluray disc. But also any forms of physical, electronic, magnetic, optical or magneto-optical data storage come into question.
The respective audio transmission arrangement 7, 10 comprises a transmitting device 8, 11 and a transmitting antenna 9, 12. The transmitting device 8, 11 shown as a block includes a plurality of modules and modules, in particular an A / D converter, a modulator and a transmission module are called. The A / D converter is followed by the modulator in the form of a PCM modulator (Pulse Code Modulation), by means of which a PCM signal is generated. The PCM signal is then modulated onto a high-frequency carrier signal. The modulated carrier signal is finally transmitted to a transmission module, by means of which it is radiated via the antenna into the room. It goes without saying that, if necessary, individual ones of said components and / or modules can also be combined into units.
The respective transmitting device 8, 11 is connected to the transmitting antenna 9, 12, via which the signal to be transmitted is radiated. The respective transmitting device 8, 11 also changes the frequency of the carrier signal by means of frequency hopping, called frequency hopping. The frequency hopping process avoids interfering frequencies, but this requires that the transmitter and receiver are synchronized with each other and "hopping" the same frequencies. Another advantage of the frequency hopping method is that reflections and multipath reception are eliminated.
Finally, the radio transmitter 13 serves to switch the two boxes 2, 3 on and off as will be explained in more detail below.
The structure of the two speakers will be explained in more detail in particular with reference to the right box 2. Since both loudspeaker boxes 2, 3 are constructed identically, identical components of the left loudspeaker boxes 3 are provided with the same reference numerals as in the case of the right loudspeaker box 2, but supplemented with an "a". The respective boxes 2, 3 have an audio receiving arrangement 20, 20a which comprises a receiver device 21, 21a as well as a receiving antenna 22, 22a. The receiver device 21, 21a shown as a block includes i.a. a receiver connected to the antenna 22, 22a, a demodulator, and a D / A converter, the latter converting the digital demodulated signal to an analog signal.
Furthermore, the box 2 includes a standby power supply 23, a radio receiver 24, a radio antenna 25, a preamplifier 26, an active filter 27, an on / off switch 28, a main power supply 29, a first power amplifier 30, a second power amplifier 31, a passive filter 32, a bass speaker 33, a midrange 34 and a tweeter 35. Finally, the respective box 2 has a power cord 36 provided with a power cord for connection to the mains.
To put the audio system into operation, it must be switched on. This can be done either by means of a button arranged on the central unit (not shown) or by means of the remote control. If the switch-on command comes from the remote control, it will be received by the remote control receiver 15. After switching on the central unit 1, the switch-on signal is transmitted to the associated boxes 2, 3 by means of the radio transmitter 13. The switch-on signal is received by the radio receiver 24, 24a of the respective boxes 2, 3. The radio receiver 24, 24a then turns on the main power supply 29 of the box by means of the on / off switch 28, whereby the power supply of all active components of the respective Boxe 2, 3 is ensured.
Since the radio transmitter 13 does not have to have visual contact with the respective box 2, 3 or the respective radio receiver 24, 24, the boxes 2, 3 can be reliably switched on and off via the radio transmitter 13.
In order to transmit the analogue signal output by the audio device 4 to the boxes 2, 3, the analogue signal in the transmitting device 8 is digitized with a resolution of at least 14 bits, preferably at least 16 bits, and modulated onto a high-frequency carrier signal by means of the modulator. The modulated carrier signal is then radiated into the room by means of the audio transmitter arrangement 7, 10 and the associated antenna 9, 12, wherein the transmitter device 8, 11 addresses the signal to be transmitted, so that this from the audio receiver arrangement 20, 20a of the associated Boxe 2, 3 can be received.
The actual mode of action of the audio system is as follows: The sounds to be played back by means of the audio device 4 are in the form of an audio signal at its output. This audio signal is fed to the two audio transmission devices 7, 10, where it is first digitized with a resolution of at least 14 bits, preferably at least 16 bits, by means of the A / D converter, then converted into a PCM signal and then by means of the modulator is modulated onto a high-frequency carrier signal. The modulated carrier signal is addressed by means of the transmitting device 8, 11 and emitted via the associated antenna 9, 12 in the room.
The audio signals to be reproduced by means of the left-hand box are differently addressed relative to the audio signals to be reproduced by means of the right-hand box, so that these are from the corresponding receiver, namely the audio receiving arrangement 20, 20a or the receiver apparatus 21, 21a of the respective boxes 2 , 3 can be received. The signal received by the antenna 22, 22a is conditioned in the receiver device 21, 21a for reproduction by separating the actual audio signal from the carrier signal by means of the demodulator, converting the PCM signal into a conventional digital signal and in the D / A Converter is converted back to the original analog signal.
After decoupling the useful signal, this is sampled at a sampling rate of at least 20 KHz. Preferably, a sampling rate of at least 40 kHz is selected so that the audio signal can be reproduced with a large bandwidth and, if possible, in hi-fi quality. The analog audio signal is amplified in the preamplifier 26 and then divided in the active, high and low pass filter 27 on the two power amplifiers 30, 31, wherein the power amplifier connected to the woofer 33 power amplifier 30, the audio signals in the frequency range from 20 to 150 Hz while the audio signals lying in the frequency range of 150 Hz to 20 KHz are forwarded to the passive filter 32. The latter introduces signals with a frequency up to 3 kHz to the midrange 34, while signals with frequencies above 3 kHz are supplied to the tweeter 35 via a high pass.
The speakers are also partially active by an active filter 27 with phase correction is installed between bass and midrange. The one power amplifier 30 feeds the middle and tweeter 34, 35, while the other power amplifier 31 supplies the bass 33. This eliminates the losses associated with passive filters, resulting in an accurate, distortion-free sound.
It is understood that the audio system can of course also be provided with more than two audio transmission arrangements and a corresponding number of boxes.
The audio system described ensures a good quality reproduction of the wirelessly transmitted audio signals, especially since the audio signal to be transmitted is not compressed and the useful signal is sampled at the receiver side with a high sampling rate. The described transmission method is also insensitive to interference. In addition, each box must be provided with only one cable, namely a power cord. The two boxes can be placed within a radius of about 10 meters around the central unit at any point, with only a power connection for each box must be present.
The radio transmitter and the two radio receivers ensure perfect functioning, since the central unit must first be switched on, for example by means of an IR remote control, before the radio transmitter sends the corresponding signal to the two speakers. In addition, the radio transmitter needs no line of sight with the two speakers.
Even with a very low transmission power of about 1 mW, a perfect transmission of the radio-based audio signals to the boxes is ensured, which are set up at the mentioned transmission power of about 1 mW at a distance of up to about 10 meters to the central unit can. For larger distances or in the presence of obstacles, the transmission power can of course also be increased, the boxes do not necessarily have to be placed in the field of vision of the central unit, but may even be placed in another room. When the central unit is switched off, however, both transmitters and receivers are switched off. So no wireless connection in standby mode.
Of course, the speakers can also be used to play back separate audio equipment such as the audio equipment of a hi-fi system and a television set up remotely. In this case, both the hi-fi system and the television must each be provided with a central unit, and additional measures should be taken to ensure that both central units are not active at the same time by transmitting audio signals to the speakers at the same time.