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Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Vorbekannt ist aus der
DE 199 38 171 C2 eine Kommunikationsanlage für die Insassen in einem Fahrzeug, bei welcher für verschiedene Insassen positionsabhängig akustische Hör- und Sprechzonen geschaffen werden. Hierzu werden den jeweiligen Insassen zugeordnete Mikrofone und Lautsprecher zu Einheiten zusammengefasst, welche die jeweiligen akustischen Zonen bilden. Die einzelnen Zonen können differenziert geregelt werden. Für das Kommunikationssystem werden zur richtungsaufgelösten Beschallung gerichtet aufnehmende Mikrofone sowie gerichtet abstrahlende Lautsprecher verwendet. Für die einzelnen Insassen werden eine Vielzahl von Mikrofonen und Lautsprechern benötigt. Die Installation ist dabei aufwändig und durch die Anzahl der verbauten Einheiten teuer. Problematisch sind weiterhin die bei Verwendung mehrerer Lautsprecher und Mikrofone möglichen Rückkopplungen. Aufgrund der Abstände der akustischen Sender und Empfänger sowie der Vielzahl der Übertragungspfade sind umfangreiche signaltechnische Maßnahmen nötig, um ein Rückkoppeln des Gesamtsystems zu vermeiden.
US 2005 / 0 105 740 A1 beschreibt eine Mikrophon-Lautsprecher-Einheit, welche beispielsweise als Freisprecheinrichtung für ein Mobilgerät genutzt werden kann. Die Einheit besteht aus einem in ein Gehäuse eingebauten Lautsprecher und einem an diesem beweglichen befestigten Ausleger, der an seinem Ende ein Mikrophon trägt. Das Mikrophon weist eine Richtcharakteristik auf. Es ist so an dem Ausleger befestigt, dass der Empfangsbereich geringerer Sensitivität zum Lautsprecher hin weisend ausgerichtet ist.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 199 38 171 A1 beschreibt ein Kommunikationssystem in einem Fahrzeugbei welchem die Sprachsignale der Insassen des Fahrzeugs einzeln über gesondert angeordnete Mikrofone aufgenommen werden. Die einzeln aufgenommenen Sprachsignale werden für jeden Insassen getrennt in einer Eingangsstufe verstärkt und zur Startpegelminimierung und Frequenzanpassung gefiltert. Es erfolgt weiterhin für jeden Ausgangskanal eine individuellen Signalverarbeitung in Form einer Laufzeitkorrektur und einer Pegeldifferenzierung sowie eine Pegelanpassung auf gesondert zugeordnete Lautsprecher, auf welche die Signale entsprechend den räumlichen Bedingungen des Fahrzeugs und entsprechend der gewünschten Lautstärke aufgeteilt werden.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 1 860 911 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Kommunikation zwischen Gesprächspartnern an mindestens zwei Positionen in einem Raum über wenigstens ein Mikrophon, eine Signalübertragung, eine Signalverarbeitungseinheit und wenigstens einen Lautsprecher. Die Signalverarbeitung erfolgt dabei so, dass die von den Mikrofonen gelieferten elektrischen Signale verstärkt und dem mindestens einen Lautsprecher zugeführt werden, wobei die Signale von den Mikrofonen zu dem Lautsprecher jeweils von der Signalverarbeitungseinheit mit einer Verzögerungszeit verzögert werden, so dass das akustische Signal, das zuerst an einer der Gesprächspartnerpositionen ankommt, aus der Richtung der anderen Gesprächspartnerposition stammt.
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Die US Patentanmeldung
US 2005 / 0 265 560 A1 beschriebt ein Verfahren zur automatischen Bestimmung einer Filtercharakteristik für ein Innenraum-Kommunikationssystem einer Fahrzeugkabine. Das Innenraum-Kommunikationssystem umfasst dabei mindestens einen Lautsprecher und mindestens ein Mikrofon, wobei ein vorbestimmtes Testsignal durch einen Lautsprecher des Innenraum-Kommunikationssystems übertragen wird und der Empfang des Testsignals durch ein Mikrofon des Innenraum-Kommunikationssystems erfolgt. Es wird basierend auf dem Empfang des Testsignals eine Übertragungsfunktion im Frequenzbereich bestimmt und Bestimmen einer Entzerrungsfiltercharakteristik auf der Grundlage der Übertragungsfunktion.
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Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem möglichst einfach aufgebauten und leicht zu installierenden Kommunikationssystem eine natürliche Klangwiedergabe im Fahrzeug zu erreichen, die insbesondere eine Sprachübertragung zwischen einzelnen örtlichen Bereichen des Fahrzeuges ermöglicht.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird ein Kommunikationssystem im Fahrzeug verwendet, welches wenigstens zwei Mikrofone und Lautsprecher aufweist, die in einem Fahrzeug an den Grenzflächen des Innenraums angeordnet sind. Jeweils ein Lautsprecher und wenigstens ein Mikrofon sind dabei in einer kompakten elektroakustischen Baueinheit vereint, welche gleichzeitig eine Verstärkereinheit enthalten kann. Die elektroakustische Baueinheit ist dabei auf einem elektrischen Übertragungsweg mit wenigstens einer weiteren gleichartigen elektroakustischen Baueinheit verbunden, wobei die elektroakustischen Baueinheiten jeweils mindestens ein Mikrofon einer Richtcharakteristik mit bipolaren Senken aufweisen. Zum Erzielen einer kompakten elektroakustischen Baueinheit sind Lautsprecher und Mikrofon räumlich dicht angrenzend ausgeführt, wobei zur Vermeidung von Rückkopplungen zwischen Mikrofon und dem angrenzenden Lautsprecher dieser bzw. dessen akustische Abstrahlung sich im Bereich der bipolaren Senken des Mikrofons befindet. Hierdurch kann eine für einen Duplex-Betrieb notwendige gleichzeitige Übertragung von Schallsignalen aus dem Lautsprecher und eine Aufnahme über das räumlich dicht angrenzende Mikrofon nahezu rückkopplungsfrei erfolgen.
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Erfindungsgemäß weisen die verwendeten Mikrofone eine Richtcharakteristik in Form einer acht- oder einer Nierenacht auf, wobei in den sich ausbildenden bipolaren Senken, aus denen das Mikrofon keine oder lediglich in seiner Empfindlichkeit stark reduzierte Signale empfängt, der jeweilige Lautsprecher angeordnet ist. Die Lautsprecher können damit als einfache Monopole ausgebildet werden, um einen größeren Bereich, z. B. eine komplette Sitzreihe in einem Fahrzeug, zu beschallen.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft können Mikrofone mit einer Richtcharakteristik in Form einer Nierenacht Verwendung finden. Diese Mikrofone weisen zusätzlich zu den bipolaren Senken in eine Aufnahmerichtung eine eingeschränkte Aufnahmeempfindlichkeit auf. Diese wird dahingehend genutzt, dass die Mikrofonpositionierung so erfolgt, dass die eingeschränkte Aufnahmeempfindlichkeit in einer Richtung permanenter Störgeräusche, wie z. B. dem Motorgeräusch, gerichtet wird.
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Es ist ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, weitgehend mit akustischen Mitteln das komplexe Problem einer qualitativ hochwertigen Schallübertragung, insbesondere von Sprachsignalen im Fahrzeug zwischen den einzelnen Fahrzeugbereichen, zu lösen, um möglichst auf aufwändige elektronische Nachbearbeitungen verzichten zu können.
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Erfindungsgemäß wird die Richtcharakteristik der Mikrofone mit bipolaren Senken derart erzeugt, dass zwei Einzelmikrofone innerhalb einer Mikrofoneinheit verwendet werden, deren Empfangssignale voneinander subtrahiert werden, wobei die Einzelmikrofone Kugel- oder Nierencharakteristik aufweisen können. Hierbei wird gleichzeitig die Übertragung vom Lautsprecher durch Reflexionen (siehe 5, Richtungspfeile A und B) an den Seitenwänden des Fahrzeugs minimiert, da insbesondere kombiniert mit einer symmetrischen Anordnung der elektroakustischen Baueinheiten in der Mittelachse des Fahrzeugs die nahezu gleichmäßig über die Seitenwände übertragenen Schallwellen aufgrund der Mikrofonbauart voneinander subtrahiert werden.
Die elektroakustischen Baueinheiten sind dabei vorzugsweise im Bereich des Fahrzeugdachs angeordnet.
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Der identische Aufbau der elektroakustischen Baueinheiten ist außer dem Kosteneffekt durch die erhöhte Anzahl von Gleichteilen akustisch vorteilhaft, da der Effekt der einfachen Unterdrückung von symmetrisch im Fahrzeug übertragenen Schallsignalen durch die Reflexionen an den Seitenwänden bei hinsichtlich ihrer Parameter identischen Baueinheiten besonders günstig ist.
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Zum Betrieb der Vorrichtungen weist wenigstens eine der elektroakustischen Baueinheiten eine Verbindung zu einem Steuergerät zur Pegelanpassung und Ansteuerung der Lautsprecher bzw. zur elektronischen Nachbearbeitung der Signale auf. Alternativ kann die Aufgabe der Steuerung die in das gemeinsame Gehäuse von Lautsprecher und Mikrofon integrierte Signalverarbeitungseinheit übernehmen.
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Weiterhin besteht für die Stromversorgung eine Verbindung zum Bordnetz und zur erweiterten Nutzung des Kommunikationssystems kann eine Verbindung zu einer Freisprecheinrichtung oder einem Navigationsgerät erfolgen, so dass sowohl von den einzelnen Insassenplätzen die Funktionalität der Freisprechanlage genutzt werden kann, als auch Sprachbefehle für das Navigationssystem gegeben bzw. empfangen werden können.
Für eine natürliche Sprachwahrnehmung wird ein Verfahren mit einer zeitverzögerten Übertragung eines aufgenommenen Audiosignals genutzt. Das Kommunikationssystem umfasst dabei wenigstens ein Mikrofon und einen Lautsprecher, die beabstandet zueinander im Fahrzeug angeordnet sind, wobei Schallsignale zwischen verschiedenen Bereichen des Fahrzeuges in Form von Audiosignalen übertragen werden. Hierbei erfolgt die Aufnahme des Schallsignals über wenigstens ein Mikrofon an einem geometrischen Ort im Fahrzeug und es erfolgt eine Übertragung zu einem davon räumlich beabstandeten Ort im Fahrzeug, an welchem es mittels eines Lautsprechers ausgegeben wird. Die Übertragung der vom jeweiligen Mikrofon aufgenommenen Schallsignale erfolgt innerhalb des Kommunikationssystems zu wenigstens einem weiteren vom Mikrofon beabstandeten Lautsprecher derart zeitverzögert, dass ein ohne das Kommunikationssystem von der Schallquelle zum Empfänger übertragenes Schallsignal, welches sich direkt oder über Reflexionen im Fahrzeug zum Schallempfänger ausbreitet, zeitlich vor der Übertragung des Schallsignals durch das Kommunikationssystem den Empfänger erreicht. Hiermit wird sichergestellt, dass die von der Schallquelle ausgehende erste Wellenfront den Schallempfänger/Zuhörer auf direktem Schallweg bzw. über die Reflexionen im Fahrzeug erreicht, bevor das vom Kommunikationssystem übertragene Schallsignal vom Schallempfänger/Zuhörer zu hören ist. Dies hat zur Folge, dass eine natürliche Wahrnehmung des Schallsignals erreicht wird, da beim Menschen die erste Wellenfront für die Ortung einer Schallquelle verantwortlich ist.
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Es erfolgt eine zeitverzögerte Übertragung des über das Kommunikationssystem übertragenen Schallsignals zu dem direkt oder über Reflexionen im Fahrzeug von der Schallquelle zum Empfänger übertragenen Schallsignal mit einer Zeitverzögerung zwischen 2 ms und 35 ms (2ms < tv < 35 ms), da in diesem Zeitbereich der Effekt der Richtungswahrnehmung mit der Herkunft der ersten Schallwelle wirksam ist.
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Bei den zwischen Sender und Empfänger ausgetauschten Schallsignalen werden lediglich die Anteile durch das Kommunikationssystem hinzugefügt, welche durch die Übertragungsstrecke verloren gehen. Hierzu wird das durch das jeweilige Mikrofon aufgenommene Schallsignal einer Signalverarbeitung unterzogen. In einem einfachen Fall erfolgt frequenzabhängig eine Pegelanpassung, da über den direkten Schallweg übertragene Signale entsprechend ihrer Frequenzanteile unterschiedlich bedämpft werden. Es wird damit der Anteil des ohne das Kommunikationssystem von der Schallquelle zum Empfänger übertragenen Schallsignals berücksichtigt, was eine natürliche Sprachübertragung ermöglicht. Weiterhin ist es möglich, den Gesamtpegel über alle Frequenzen anzuheben, um insbesondere bei starken Nebengeräuschen eine gute Hörbarkeit zu erreichen.
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Einfache Wandler, wie Lautsprecher und Mikrofone, weisen eine Kugelcharakteristik auf. Werden solche Monopole für die gestellte Aufgabe verwendet, ist lediglich eine Übertragung in jeweils eine Richtung möglich, da der Abstand vom aufnehmenden Mikrofon zum ausgebenden Lautsprecher groß zu halten ist. Der lange akustische Pfad vermindert dabei die Rückkopplungen.
Für ein Gegensprechen wären beide Übertragungsrichtungen erforderlich, so dass sich in einer Fahrzeuganwendung zum Freisprechen Mikrofone und Lautsprecher in direkter Nähe befinden und zu einer spontanen Rückkopplung im Direktschallfeld führen.
Durch die Verwendung von Mikrofonen mit einer Achtcharakteristik in der Nähe eines Lautsprechers kann dessen Signal im Mikrofon unterdrückt werden. Diese Unterdrückung auf akustischem Weg geht ohne die Entstehung von Artefakten einher, wie sie von Filtern, die man zur Unterdrückung von Rückkopplungen einsetzen kann, her bekannt sind. Es ist damit möglich, die Lautsprecher als Monopole auszuführen, um beispielsweise die Schallabstrahlung für eine gesamte Fahrzeugsitzreihe zu ermöglichen.
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Werden der entfernte Lautsprecher als Monopol und das Mikrofon als Bipol zweier Einheiten ausgeführt und streng symmetrisch zur Längsachse, z. B. im Dachhimmel, verbaut, so lässt sich zusätzlich die Rückkopplungsneigung im langen akustischen Pfad reduzieren. Hier können insbesondere die Wirkungen der akustischen Spiegelbilder der Seitenscheiben, welche zu Rückkopplungen im entfernt liegenden Mikrofon führen, reduziert werden.
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Die Baugruppen sind in vorteilhafter Weise in größtmöglicher Kopfnähe je Sitzreihe, vorzugsweise bündig in einer der Fahrzeuginnenflächen, beispielsweise im Fahrzeugdach, installiert, um die akustischen Wege vom Sprecher zum Mikrofon und vom Lautsprecher zum Ohr klein zu halten. Beide Wandler (Lautsprecher und Mikrofon) bilden in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit der signalverarbeitenden Baugruppe eine bauliche Einheit, welche die Schallführung umfasst und gleichfalls die Gehäusefunktion für alle Bauelemente erfüllt. Für jede elektroakustische Baueinheit wird daher bei der Installation im Fahrzeug nur ein Wandausschnitt benötigt. Das System kann in einer bevorzugten Ausführung für ein Fahrzeug lediglich zwei elektroakustische Baueinheiten umfassen. Die Anordnung einer elektroakustischen Baueinheit für jeweils eine Sitzgruppe oder für ein Fahrzeug mit mehreren Sitzreihen zentral im Zwischenraum zwischen diesen ermöglicht es auch, für größere Fahrzeuge mit lediglich zwei Einbauplätzen auszukommen.
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In einer weiteren Ausführung können die elektroakustischen Baueinheiten im Armaturenbrett vorgesehen sein, wobei diese dann lediglich für die vordere Sitzreihe wirken.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Hierbei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht der elektroakustischen Baueinheit,
- 2 eine Prinzipdarstellung in einer Einbausituation in einem Fahrzeug,
- 3a-c Richtcharakteristiken der verwendeten Mikrofone,
- 4 eine Prinzipdarstellung der elektroakustischen Baueinheit in einer Draufsicht,
- 5 eine weitere Prinzipdarstellung einer Einbauvariante in ein Fahrzeug.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht der elektroakustischen Baueinheit 5 dargestellt. In einem gemeinsamen Gehäuse 1 sind ein Lautsprecher 4 sowie zwei Mikrofone 3 und eine Signalverarbeitung 2 angeordnet. Die elektroakustische Baueinheit 5 zeichnet sich dadurch aus, dass räumlich dicht an den Lautsprecher 4 angrenzend wenigstens ein Mikrofon 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet ist. Eine in dieser Figur angedeutete Mittelachse 18 führt mittig durch das Zentrum des Lautsprechers 4 und das Zentrum des Mikrofons 3.
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In 2 ist eine Prinzipdarstellung der Einbausituation im Dach 7 eines Fahrzeuges 14 gezeigt. Die Positionen 6 und 8 bezeichnen dabei die Kopfpositionen von nicht dargestellten Insassen. Zwei elektroakustische Baueinheiten 5, 5' sind dabei mittels eines elektrischen Übertragungsweges 9 sowie mit einer Verbindung 10 zum Fahrzeugbordnetz und optional mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden.
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In 3a ist in einem Polarkoordinatensystem die Richtcharakteristik eines der für die Erfindung verwendeten Mikrofone 3 beschrieben. Das Mikrofon 3 weist dabei eine Richtcharakteristik in Form einer acht auf. Die bipolaren Senken 11 bezeichnen dabei die Bereiche, aus deren Empfangsrichtung das Mikrofon 3 unempfindlich ist.
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In 3b sind zwei Einzelmikrofone 3', 3" mit einer Nierencharakteristik dargestellt. Diese Einzelmikrofone 3', 3" werden baulich nebeneinander, in einer Mikrofoneinheit angeordnet und so verschalten, dass sich aus der Symmetrie-Ebene der Anordnung empfangene Signalanteile voneinander subtrahieren. Die Mikrofonhauptachsen x und y gemäß 3a bis 3c liegen dabei parallel zur Deckenfläche des Fahrzeuges 14. Dies hat zur Folge, dass eine Richtcharakteristik, wie in 3c abgebildet, entsteht. Werden aus den mit den Richtungspfeilen A und B bezeichneten Richtungen, vergleiche hierzu 5, gleiche Signalanteile gleicher Pegelstärke empfangen, entsteht durch die Subtraktion der empfangenen Anteile kein Ausgangssignal. Die Subtraktion der Anteile ist durch das Subtraktions- bzw. Additionszeichen angedeutet.
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In 4 ist die elektroakustische Baueinheit 5 in einer Draufsicht dargestellt. In einem gemeinsamen Gehäuse 1 sind ein Mikrofon 3 mit einer strichliert angedeuteten Empfangscharakteristik 12 in Form einer „acht“ und ein Lautsprecher 4 mit einer kugelförmigen Abstrahlcharakteristik 13 als Monopol dargestellt. Die elektroakustische Baueinheit 5 ist dabei versenkt in eine Grenzfläche, beispielsweise eines Fahrzeugdaches ausgeführt. Für einen kompakten Aufbau sind Lautsprecher 4 und Mikrofon 3 zusammengefasst, wobei für eine rückkopplungsfreie Übertragung eine Anordnung des Lautsprechers 4 im Bereich der bipolaren Senken 11 des Mikrofons 3 gewählt wurde.
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In 5 ist eine Einbausituation in einem Fahrzeug in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Vorzugsweise im Dachbereich des Fahrzeuges 14 sind zwei elektroakustische Baueinheiten 5, 5' angeordnet. Die Lautsprecher 4 der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' sind Monopole und weisen daher eine kugelförmige Abstrahlcharakteristik zur Beschallung wenigstens einer der Sitzreihen 15 bis 17 auf. Die elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' sind dabei in einer Einbaulage, wie in 4 gezeigt, in das Fahrzeug 14 eingebaut, so dass die Mittelachsen 18 der jeweiligen elektroakustischen Baueinheit 5, 5', welche sich vom Zentrum des Lautsprechers 4 durch die bipolaren Senken 11 des Mikrofons 3 erstrecken, aufeinander liegen oder weitgehend parallel zueinander sind. Eine bevorzugte Einbaulage im Fahrzeug ist die symmetrische Anordnung der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' auf der Mittelachse 19 des Fahrzeuges 14, wobei die Mittelachsen 18 der jeweiligen elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' deckungsgleich auf der Mittelachse 19 des Fahrzeuges 14 liegen. Die Mikrofone 3 der jeweiligen elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' können dabei einander zugewandt oder voneinander abgewandt sein bzw. in gleicher Ausrichtung zur Fahrzeugfront oder zum Fahrzeugheck angeordnet sein. Bei Mikrofonen mit einer Nierenacht-Charakteristik, wie in 3c, hat es sich als günstig erwiesen, die weniger empfindlichen Bereiche (20 aus 3c) zur Front des Fahrzeuges auszurichten, da eine Vielzahl störender Nebengeräusche, z. B. das Motorgeräusch, aus Richtung der Fahrzeugfront die Baueinheiten 5, 5' erreicht. Die Richtungspfeile A bis C kennzeichnen die für die Entstehung von Rückkopplungen hauptsächlich verantwortlichen Übertragungswege des Direktschalls, der von den Lautsprechern 4 der jeweiligen elektroakustischen Baueinheit 5, 5' erzeugt wird und zum Mikrofon 3 der jeweils anderen elektroakustischen Baueinheit 5, 5' übertragen wird. Hier zeigt sich insbesondere die akustisch günstige Ausgestaltung gemäß der Erfindung. Aufgrund der Gestaltung der Mikrofone 3 mit bipolaren Senken 11 ist die Beeinflussung der Übertragung durch den in derselben elektroakustischen Baueinheit 5, 5' verbauten und dicht neben dem Mikrofon 3 angeordneten Lautsprecher 4 gering. Weitere Beeinflussung des Mikrofons 3 durch den Lautsprecher 4 der jeweils anderen elektroakustischen Baueinheit 5, 5' ist aufgrund der Anordnung mit aufeinandergerichteten Mittelachsen 18 ebenfalls gering. Der durch den Pfeil C gekennzeichnete Direktschallweg liegt dabei im Bereich der bipolaren Senke 11 des Mikrofons 3. Die für den Fahrzeugeinsatz ebenfalls besonders wichtigen Nebenschallwege über die Reflexion an den Fahrzeugseiten werden durch die symmetrische Anordnung der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' im Fahrzeug 14 vermindert. Bei einer Schaltung einer Mikrofoneinheit, wie in 3c gezeigt, werden identische, aus entgegengesetzten seitlichen, quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden Richtungen einstrahlende Signalanteile des eintreffenden Schalls voneinander subtrahiert. Die Abstrahlung einer der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' auf die jeweils andere erfolgt aufgrund der Verwendung von monopolaren Lautsprechern 4 mit einer Abstrahlcharakteristik in Form einer Kugel, ausgehend vom Einbauort im Fahrzeugdach 7 gleichmäßig in alle Richtungen. Der von den Seitenwänden des Fahrzeuges 14 reflektierte Schallanteil fällt damit aufgrund der symmetrischen Positionierung der Baueinheiten 5, 5' im Fahrzeug mit gleichem Pegel aus unterschiedlicher seitlicher Richtung ein, so dass durch die Subtraktion der Anteile, die aus den mit den Richtungspfeilen A und B gekennzeichneten Richtungen eintreffen, diese sich aufheben. Hierdurch werden die Rückkopplungen der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' untereinander minimiert.
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Insbesondere ist zur Verbesserung der Eigenschaften der Wiedergabe, eine hohe Übereinstimmung, von Originalquelle und Lautsprecherwiedergabe, in horizontaler und vertikaler Richtung der Ortung, durch die Wahl der Verbauorte der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' im Innenraum des Fahrzeuges 14 zu berücksichtigen, beispielsweise indem die akustisch natürlichen Ortungsrichtung der Originalquelle eingehalten wird. So ist es etwa zu vermeiden, dass ein Sprecher vorn im Fahrzeug 14 sitzt und die Beschallung für den Zuhörer auf Platz 17 von hinten oder unten oder von der Seite erfolgt.
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Ausserdem ist es vorteilhaft, den Einbau der elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' unsichtbar auszuführen, so dass der gewünschte psychoakustische Effekt eintritt, dass sich ein Nutzer der Elektroakustik während des Gebrauchs nicht bewußt ist.
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Das Kommunikationssystem wird in einer bevorzugten Ausgestaltungsform mit einem, insbesondere für ein natürliches Sprachempfinden, ausgestalteten Verfahren betrieben. Das Kommunikationssystem umfasst dabei eine oben beschriebene Vorrichtung mit zwei elektroakustischen Baueinheiten 5, 5', mit jeweils wenigstens einem Mikrofon 3 und einem Lautsprecher 4, wobei die elektroakustischen Baueinheiten 5, 5' beabstandet voneinander im Fahrzeug 14 angeordnet sind und Schallsignale zwischen verschiedenen Bereichen des Fahrzeuges 14 übertragen. Die Aufnahme des Schallsignals erfolgt dabei über wenigstens ein Mikrofon 3 einer elektroakustischen Baueinheit 5 an einem geometrischen Ort im Fahrzeug 14, beispielsweise aus der ersten Sitzreihe 15, zu einem davon räumlich beabstandeten Ort im Fahrzeug 14, beispielsweise der 3. Sitzreihe 17, um dort mittels wenigstens eines Lautsprechers 4 der elektroakustischen Baueinheit 5' ausgegeben zu werden. Die Übertragung der vom jeweiligen Mikrofon 3 aufgenommenen Schallsignale, welche innerhalb des Kommunikationssystems zu wenigstens einem weiteren vom Mikrofon 3 (der elektroakustischen Baueinheit 5) beabstandeten Lautsprecher 4 (der elektroakustischen Baueinheit 5') derart zeitverzögert erfolgt, dass ein ohne das Kommunikationssystem von der Schallquelle zum Empfänger übertragenes Schallsignal, welches sich direkt oder über Reflexionen im Fahrzeug zum Schallempfänger ausbreitet, zeitlich vor der Übertragung des Schallsignals durch das Kommunikationssystem den Empfänger erreicht. Die Zeitverzögerung der über das Kommunikationssystem übertragenen Schallsignale ermöglicht es, den direkt vom Sender (Sprecher) übertragenen Schall als erstes Schallsignal wahrzunehmen. Es wird hierbei der Effekt genutzt, dass die Richtungswahrnehmung des Menschen von der zuerst auftreffenden Schallrichtung geprägt wird, auch wenn nachfolgend ein weiteres identisches Schallsignal aus einer abweichenden Richtung auftrifft. Dies erfolgt selbst dann, wenn das nachfolgende Schallsignal einen höheren Pegel aufweist. Beispielsweise bei der Übertragung von Sprache eines Sprechers auf der hinteren Sitzreihe 17 wird somit sichergestellt, dass der direkt nach vorn gerichtete Schall das Ohr des Zuhörers in der ersten Sitzreihe 15 vor dem über den Lautsprecher 4 der elektroakustischen Baueinheit 5 übertragenen Schallsignal erreicht. Der Zuhörer in der ersten Sitzreihe 15 hat damit die natürliche, dem Ort des Sprechers entsprechende Wahrnehmung des Schallsignals von der hinteren Sitzreihe 17, auch wenn ein größerer Anteil des Schallsignals diesen ausgehend von dem räumlich vor ihm liegenden Lautsprecher 4 der elektroakustischen Baueinheit 5 erreicht.
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Bei der Übertragung des Schallsignals durch das Kommunikationssystem werden dabei dem Schallsignal frequenzabhängig die Pegelanteile hinzugefügt, welche auf dem direkten Übertragungsweg den Zuhörer nicht erreichen. Die Dämpfung des Schallsignals auf dem direkten Schallweg ist frequenzabhängig stark unterschiedlich und kann durch Versuche oder Simulation für das jeweilige Fahrzeug bestimmt werden. Es ist damit möglich, trotz der Überlagerung der Schallsignale auf direktem Schallweg vom Sprecher und von dem durch das Kommunikationssystem übertragenen Weg, einen natürlichen Sprachklang zu erhalten. Weiterhin kann das durch das Kommunikationssystem übertragene Schallsignal nach dessen Aufnahme durch eines der Mikrofone 3 einer weiteren Signalverarbeitung, etwa einer Filterung, Noise-Gate-Funktion, Kompression, Limitierung, Pfeiftonunterdrückung, Spracherkennung, einer fahrgeschwindigkeitsabhängigen Pegelanpassung oder einer musikabhängigen Pegelregelung unterzogen werden. Grundsätzlich sollten nur erwartungsgemäße Schallpegel und keine subjektiv auffälligen Frequenzgangfehler oder Verzerrungen zugelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Signalverarbeitung
- 3
- Mikrofon
- 3', 3"
- Einzelmikrofone, die zu einer Mikrofoneinheit zusammengefasst werden
- 4
- Lautsprecher
- 5, 5'
- elektroakustische Baueinheit
- 6
- Kopfposition Insasse hinten
- 7
- Fahrzeugdach
- 8
- Kopfposition Insasse vorn
- 9
- elektrischer Übertragungsweg
- 10
- Verbindung zum Bordnetz und Steuergerät
- 11
- bipolare Senke
- 12
- Richtcharakteristik Mikrofon
- 13
- Abstrahlcharakteristik Lautsprecher
- 14
- Fahrzeug
- 15
- Sitzreihe 1
- 16
- Sitzreihe 2
- 17
- Sitzreihe 3
- 18
- Mittelachse der elektroakustischen Baueinheit 5
- 19
- Mittelachse des Fahrzeuges in Fahrzeuglängsrichtung
- 20
- geringer empfindlicher Bereich des Mikrofons bei Nierenacht-Charakteristik
- A
- Spiegelung links, Richtungspfeil
- B
- Spiegelung rechts, Richtungspfeil
- C
- Direktschall, Richtungspfeil
