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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprechereinrichtung.
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Während Lautsprecher
bislang typischerweise als passive Lautsprecher vorgesehen wurden
und mit einem zentralen Verstärker
verbunden wurden, sind nunmehr auch dezentrale Lautsprecher mit
integrierten Verstärkern
bekannt.
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Übliche Lautsprechersysteme
ermöglichen lediglich
eine Überwachung
von Lautsprechern durch eine Impedanzmessung der Lautsprecher. Ferner muss
eine Anpassung des Wiedergabepegels an die Umgebungsgeräusche manuell
erfolgen und eine individuelle Anpassung einzelner Lautsprecher
ist nicht ohne Weiteres möglich.
Eine Anpassung an ein Umgebungsgeräusch ist oftmals nur durch Änderung des
Lautstärkepegels
möglich.
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Bekannt
sind ferner Lautsprechersysteme, bei denen ein Mikrofon das Umgebungsgeräusch aufnimmt
und dieses an den Lautsprecher verstärkt zuführt. Hierbei wird ein gegenphasiges
Geräusch erzeugt,
welches dem Störsignal
entgegenwirkt (Noise Cancelling).
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lautsprechereinrichtung
vorzusehen, welche vielseitig einsetzbar ist und ein verbessertes Ausgangssignal
ausgeben kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Lautsprechereinrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Somit
wird eine Lautsprechereinrichtung mit mindestens einem Lautsprecher
zum Wiedergeben von Audiosignalen und mindestens einem Mikrofon zum
Aufzeichnen von Umgebungsgeräuschen
vorgesehen. Die Lautsprechereinheit weist ferner einen Audioeingang
zum Empfangen von wiederzugebenden Audiosignalen und eine Signalverarbeitungseinheit
zum Steuern der Wiedergabe der wiederzugebenden Audiosignale durch
den mindestens einen Lautsprecher in Abhängigkeit des von dem mindestens
einen Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusches auf.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit
dazu ausgestaltet, den Lautstärkepegel
und/oder eine frequenzabhängige
Verstärkung
des wiederzugebenden Signals in Abhängigkeit von dem durch das
mindestens eine Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusch anzupassen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das wiederzugebende
Audiosignal auf das durch das mindestens eine Mikrofon aufgezeichnete
Umgebungsgeräusch
addiert und ausgegeben, um eine adaptive Maskierung der Umgebungsgeräusche zu
erreichen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Audioeingang
als Schnittstelle ausgestaltet bzw. weist eine Schnittstelle auf, über welche
Statusinformationen bezüglich
der Lautsprechereinheit und/oder bezüglich der durch das mindestens
eine Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusche an eine externe Zentraleinheit übermittelt
werden können.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erfindungsgemäße Lautsprechereinheit
als eine lokale Beschallungseinheit ausgestaltet sein.
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Die
Erfindung betrifft den Gedanken, ein Mikrofon in oder an einem Lautsprecher
vorzusehen, wobei das Mikrofon sowohl den von dem Lautsprecher abgegebenen
Schall als auch den Umgebungsschall aufzeichnet. Diese Informationen
werden an eine analoge oder digitale Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet,
welche dazu dient, die Wiedergabe eines Audiosignals durch den Lautsprecher
basierend auf den durch das Mikrofon aufgezeichneten Signalen zu
beeinflussen. Optional kann ein Steuersignal bzw. Steuerinformationen
von dem Lautsprecher an eine Zentraleinheit übermittelt werden. Die Lautsprechereinrichtung
weist ferner einen Eingang für
Audiosignale, beispielsweise von einer Zentraleinheit, auf.
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Die
Erfindung betrifft somit eine Lautsprechereinrichtung mit mindestens
einem Lautsprecher und mit mindestens einem Mikrofon und einer Signalverarbeitungseinheit.
Die Lautsprechereinheit weist ferner einen Audioeingang zum Empfangen
von Audisignalen auf. Die von dem Mikrofon aufgezeichneten Signale
werden der analogen oder digitalen Signalverarbeitungseinheit zugeführt, und
das Ausgangssignal des Lautsprechers wird durch die Signalverarbeitungseinheit
gesteuert. Das Mikrofon der Lautsprechereinrichtung erfasst das
Schallfeld im Bereich des Lautsprechers. Das Ausgangssignal des Mikrofons
wird an die Signalverarbeitungseinheit weitergegeben, welche dazu
dient, den Lautsprecher basierend auf vorgegebenen Algorithmen zu
steuern. Somit kann das Lautsprechersignal an das Umgebungsgeräusch angepasst
werden. Ferner können die
Funktionen des Lautsprechers überwacht
werden. Des Weiteren ist eine Raumüberwachung ohne ein Lautsprechersignal
möglich.
Ferner können
bestimmte Funktionen und Steuersignale in Abhängigkeit von der Umgebung ausgelöst werden.
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Die
Erfindung betrifft ein adaptives System, welches eine direkte Nutzung
des Mikrofonsignals innerhalb eines Moduls ermöglicht. Die einzelnen Lautsprecher module
können
individuell angepasst werden. Das Lautsprechermodul kann mit einem
Datenanschluss versehen werden, so dass weitere Funktionen ermöglicht werden.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ausführungsbeispiele
und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher
erläutert.
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild einer Lautsprechereinrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild einer Lautsprechereinrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
Die Lautsprechereinrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
weist eine Schnittstelle DI, eine (digitale) Signalverarbeitungseinheit
DSP, einen Digital/Analogwandler DA1, einen ersten Verstärker V1,
einen zweiten Verstärker V2
und einen Analog/Digitalwandler AD1 auf. Die Schnittstelle DI ist
dazu ausgestaltet, ein Audiosignal A zu empfangen. Die Schnittstelle
DI ist ferner dazu ausgestaltet, ein Steuersignal C zu empfangen
und ein weiteres Steuersignal zu senden. In oder an der Lautsprechereinheit
LE können
ein erster und/oder zweiter Lautsprecher L1, L2 und/oder ein erstes
und zweites Mikrofon M1, M2 vorgesehen werden. Alternativ dazu können auch
mehr als zwei Lautsprecher und/oder mehr als zwei Mikrofone entsprechend
verwendet werden. Die Signalverarbeitungseinheit DSP ist vorzugsweise
als ein digitaler Signalprozessor ausgestaltet und kann die von
dem ersten und/oder zweiten Mikrofon M1, M2 aufgezeichneten Umgebungsaudiosignale
(welche durch den zweiten Verstärker
V2 verstärkt
und durch den A/D-Wandler analog/digital gewandelt wurden) auswerten
und das Audiosignal beeinflussen, welches durch den ersten und/oder
zweiten Lautsprecher L1, L2 ausgegeben wird. Der digitale Signalprozessor
DSP kann ebenfalls dazu ausgestaltet sein, das codierte Audiosignal zu
decodieren, damit die decodierten Audiosignale über den ersten und/oder zweiten
Lautsprecher L1, L2 ausgegeben werden können. In dem digitalen Signalprozessor
DSP und/oder in der Schnittstelle DI kann eine Sende vorrichtung
zum Senden und Empfangen von Statusinformationen und/oder Steuersignalen
vorgesehen werden. Die durch die beiden Mikrofone aufgezeichneten
Audiosignale können
ebenfalls über
die Schnittstelle DI an eine Zentraleinheit übermittelt werden.
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Durch
den digitalen Signalprozessor DSP können die durch die Mikrofone
aufgezeichneten Audiosignale ausgewertet werden. Alternativ dazu
können
die durch die Mikrofone M1, M2 aufgezeichneten Audiosignale durch
eine externe Zentraleinheit ausgewertet werden. Durch den digitalen
Signalprozessor DSP kann das Nutzsignal der Lautsprecher L1, L2
in Abhängigkeit
von den durch die Mikrofone M1, M2 aufgezeichneten Umgebungssignalen
angepasst werden. Hierbei kann sowohl der Pegel angepasst als auch
eine frequenzabhängige
Verstärkung
(equilizing) durchgeführt
werden.
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Durch
eine adaptive Anpassung des Pegels und/oder der frequenzabhängigen Verstärkung kann eine
Selbstregelung des Pegels bzw. der frequenzabhängigen Verstärkung erfolgen.
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In
dem digitalen Signalprozessor DSP kann ein maximaler Pegel des Nutzsignals
gespeichert werden, so dass verhindert werden kann, dass der Lautstärkepegel
der Lautsprechereinheit zu hoch wird.
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Wenn
die Position des Mikrofons bezogen auf die Lautsprechereinheit bekannt
ist, kann das System entsprechend kalibriert werden.
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Durch
die Mikrofone kann der Status der Lautsprechereinheit überwacht
werden und die Statusinformationen können ggf. über die Schnittstelle DI an
eine Zentraleinheit übermittelt
werden.
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Durch
die adaptive Lautsprechereinheit und das darin bzw. daran angeordnete
Mikrofon kann beispielsweise Sprache lokal innerhalb des Systems beispielsweise
in einer Vortragssituation erfasst und verstärkt werden.
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Mittels
der Mikrofone können
die Umgebungsgeräusche
erfasst werden. Wenn die Umgebungsgeräusche eine bestimmte Lautstärke überschreiten
(beispielsweise ein vorbeifahrender Zug an einem Bahnhof), dann
kann der digitale Signalprozessor dazu ausgestaltet sein, das wiederzugebende Signal
bzw. eine Durchsage zu sprechen und zu wiederholen, welche beispielsweise
aufgrund des Umgebungsgeräusches
nicht verständlich
waren. Dieser Aspekt der Erfindung kann ebenfalls zu Durchsagen in
einer Messeumgebung, auf einem Flughafen, bei einem Fährhafen,
in einem Busbahnhof oder dergleichen verwendet werden.
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Mit
Hilfe der Lautsprechereinrichtung gemäß der Erfindung kann ein Noise
Masking erreicht werden. Dazu wird ein adaptives Maskierungsrauschen erzeugt
und in Abhängigkeit
von der Umgebungslautstärke
und der Position wiedergegeben. Dies ist beispielsweise in einem
Großraumbüro von Nutzen,
um die Sprachsignale zu überdecken.
Somit kann ein Noise Masking adaptiv zur tatsächlichen Lautstärke erfolgen.
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Die
Lautsprechereinrichtung gemäß der Erfindung
kann ebenfalls als ein Alarmsystem verwendet werden, wobei durch
die Mikrofone M1, M2 eine akustische Überwachung erfolgen kann. Wenn
durch die akustische Überwachung
festgestellt wird, dass ein Alarmzustand eingetreten ist, dann kann
dies mittels der Schnittstelle DI an eine Zentraleinheit übermittelt
werden. Zusätzlich
zu den Mikrofonen können Bewegungssensoren
an der Lautsprechereinheit vorgesehen werden, so dass nicht nur
eine akustische, sondern auch eine Bewegungsüberwachung erfolgen kann. Die
akustische Überwachung
und/oder die Bewegungsüberwachung
kann an ein Auslösen
einer Audiowiedergabe gekoppelt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann die Lautsprechereinheit mit einer codierbaren Empfangseinrichtung,
beispielsweise einem Transponder, versehen werden. Mittels des Transponders
kann beispielsweise eine kontrollierte Wiedergabe von Audiosignalen
in Abhängigkeit
von einer Sendeinformation erfolgen. In Abhängigkeit von Informationen,
welche über
einen Datenbus übertragen
werden, kann die Wiedergabe von Informationen in verschiedenen Sprachen
erfolgen.
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In
dem digitalen Signalprozessor DSP kann von den Umgebungssignalen
das Nutzsignal des Lautsprechers subtrahiert werden, um die Störsignale
zu bestimmen, wenn die Position des Lautsprechers und des Mikrofons
bekannt sind. Alternativ bzw. zusätzlich dazu können die
Störsignale
in den Pausen der Nutzsignale bestimmt werden.
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Gemäß der Erfindung
kann ein Regelkreis durch die Lautsprecher L1, L2, die Mikrofone
M1, M2 und den digitalen Signalprozessor ausgebildet werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die von den Mikrofonen aufgezeichneten Audiosignale
nur an die digitale Signalverarbeitungseinheit DSP und nicht an
eine externe Zentraleinheit weitergeleitet.
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In 1 ist
die Lautsprechereinheit LE mit den Mikrofonen und Lautsprechern
gezeigt. Gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
kann die Lautsprechereinheit LE auch ohne interne Lautsprecher und/oder
Mikrofone vorgesehen werden. In einem derartigen Fall weist die
Lautsprechereinheit LE einen Anschluss für Lautsprecher und einen Anschluss
für Mikrofone
auf.
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Die
Lautsprechereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
weist eine Setup Betriebsart auf, wobei das System mittels eines
Pulses kalibriert werden kann.
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Die
durch die Mikrofone aufgezeichneten Umgebungsgeräusche werden gemäß der Erfindung vorzugsweise
nicht dazu verwendet, eine aktive Lärmkompensation durchzuführen, sondern
sie werden lediglich dazu verwendet, die Lautstärke, die Frequenz oder dergleichen
des wiederzugebenden Audiosignals zu beeinflussen. Wenn z. B. durch
die Mikrofone erfasst wird, dass sich der Pegel der Umgebungsgeräusche in
einem Raum abgesenkt hat, so kann gemäß der Erfindung ebenfalls der
Pegel der wiederzugebenden Audiosignale adaptiv abgesenkt werden.
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Obwohl
in dem obigen Ausführungsbeispiel eine
digitale Signalverarbeitungseinheit beschrieben worden ist, kann
die Erfindung ebenfalls mit einer analogen Signalverarbeitungseinheit
implementiert werden. Ggf. kann dabei der Digital/Analogwandler oder
der Analog/Digitalwandler entfallen.
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Mit
der Lautsprechereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Anpassung des auszugebenden Audiosignals an
das Umgebungsgeräusch
erfolgen. Dies kann beispielsweise durch eine Änderung des Lautstärkepegels
und/oder durch eine frequenzabhängige
Verstärkung
erfolgen.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Lautsprechereinrichtung
kann ein maximaler Nutzpegel ebenfalls eingestellt werden.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Lautsprechereinrichtung
kann ein Bewegungsüberwachungssystem
implementiert werden, beispielsweise indem Bewegungssensoren an
bzw. in der Lautsprechereinheit vorgesehen werden. Hierbei können die
Ausgänge
der Bewegungssensoren über
die Schnittstelle DI an eine Zentraleinheit weitergeleitet werden,
wo diese entsprechend ausgewertet werden. Alternativ dazu können die
Signale der Bewegungssensoren ebenfalls in der Signalverarbeitungseinheit
ausgewertet werden und ggf. kann ein Alarmsignal über die Lautsprecher
ausgegeben werden. Dieses Alarmsignal kann beispielsweise durch
die Signalverarbeitungseinheit erzeugt werden.
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Die
erfindungsgemäße Lautsprechereinrichtung
kann ein Bedienelement aufweisen, mit dem der Lautstärkepegel
und/oder die frequenzabhängige Verstärkung der
Lautsprechereinheit eingestellt werden kann. Die Lautsprechereinrichtung
kann ferner optional weitere Audioeingänge aufweisen, so dass weitere
Audiosignale an die Lautsprechereinheit LE eingegeben werden können und
von der Lautsprechereinheit LE ausgegeben werden können. Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lautsprechereinrichtung
als eine lokale Beschallungsanlage bzw. als eine PA-Anlage verwendet
werden.
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Die
oben beschriebene Signalverarbeitungseinheit kann sowohl digital
als auch analog implementiert werden. Wenn die Signalverarbeitungseinheit
analog imp lementiert wird, dann können die in der 1 gezeigten
Digital/Analog- und Analog/Digital-Wandler entfallen.