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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anpassung des Widergabespektrums
zweier Audioquellen, enthaltend ein adaptives Filter, welches einen
ersten und einen zweiten Eingang sowie eine Ausgang aufweist, wobei
eine erste Übertragungsfunktion zur Widergabe der ersten
Audioquelle am ersten Eingang und eine zweite Übertragungsfunktion
zur Widergabe der zweiten Audioquelle am zweiten Eingang vorgesehen
ist.
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Vorrichtungen
der eingangs genannten Art werden insbesondere dazu verwendet, unterschiedliche
Audioquellen mit gleichem Programminhalt wechselweise wiederzugeben,
wobei für den Zuhörer keine merklichen Umschalteffekte
auftreten sollen.
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Aus
der
DE 101 03 400
A1 ist bekannt, einen Rundfunkempfänger mit einem
analogen und einem digitalen Empfangsteil auszustatten. Oftmals
werden identische Programminhalte sowohl über analoge als auch über
digitale Sender verbreitet. Der vorbekannte Rundfunkempfänger
wählt stets den am jeweiligen Standort mit höchster
Qualität zur Verfügung stehenden Übertragungsweg
selbsttätig aus und schaltet bei einer Verschlechterung
der Übertragung selbsttätig auf einen anderen Übertragungsweg
um.
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Sofern
ein Zeitversatz zwischen nominell identischen Programminhalten besteht,
so wird dieser Zeitversatz bei der Umschaltung berücksichtigt, sodass
für den Zuhörer keine merklichen Umschalteffekte
auftreten. Weiterhin wird im Stand der Technik vorgeschlagen, einen
Lautstärkeunterschied zwischen den Übertragungswegen
zu ermitteln und die Lautstärke der Audioquellen bei der
Umschaltung anzupassen.
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Weiterhin
ist bekannt, variable Filterstufen als Klangregler zur Verfügung
zu stellen, mittels welcher der Benutzer einzelne Frequenzbereiche
des Eingangssignals anheben oder absenken kann, um das Signal an
seine Hörgewohnheiten und seine persönlichen Vorlieben
anzupassen. Wenn das Signal der ersten und das Signal der zweiten
Audioquelle jedoch unterschiedliche Bandbreite, d. h. ein unterschiedliches
Frequenzspektrum aufweisen, ergibt sich aufgrund des bei der Umschaltung
des Übertragungsweges wechselnden Eingangssignales trotz der
Klanganpassung durch den Benutzer ein anderer Klangeindruck. Der
Benutzer muss diesen Unterschied nach der Umschaltung also durch
manuelle Bedienung der Klangregler wieder ausgleichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die nach dem Stand der
Technik bisher verbleibenden Umschalteffekte soweit wie möglich
für den Benutzer unhörbar zu machen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung zur Anpassung des Widergabespektrums zweier Audioquellen,
enthaltend ein adaptives Filter, welches einen ersten und einen
zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei eine erste Übertragungsfunktion
zur Wiedergabe der ersten Audioquelle am ersten Eingang und eine
zweite Übertragungsfunktion zur Wiedergabe der zweiten Audioquelle
am zweiten Eingang vorgesehen ist, wobei die erste Übertragungsfunktion
vom Benutzer einstellbar ist, und die zweite Übertragungsfunktion automatisiert
ermittelbar ist, sodass das Wiedergabespektrum am Ausgang des adaptiven
Filters für beide Audioquellen gleich ist.
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Weiterhin
besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zur Umschaltung
zweier Audioquellen gleichem Programminhalts, bei welchem ein adaptives
Filter mit einer ersten Übertragungsfunktion zur Wiedergabe
der ersten Audioquelle und einer zweiten Übertragungsfunktion
der zweiten Audioquelle eingesetzt wird, um das Wiedergabespektrum am
Ausgang des adaptiven Filters für beide Audioquellen anzugleichen,
wobei die erste Übertragungsfunktion vom Benutzer eingestellt
und die zweite Übertragungsfunktion automatisiert ermittelt
wird.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, zur individuellen Klangeinstellung durch den Benutzer ein
Filter mit variablem Übertragungsverhalten bereitzustellen.
Dies erlaubt dem Benutzer die Wiedergabe an seine individuellen
Vorstellungen anzupassen. Nach der Umschaltung des Audiosignals,
beispielsweise von einem analogen Rundfunkempfänger zu
einem digitalen Rundfunkempfänger oder umgekehrt ergibt
sich aufgrund der unterschiedlichen Bandbreite beider Signalquellen
bei unveränderter Filterfunktion ein anderes Ausgangssignal.
Nach dem Stand der Technik müsste der Benutzer die Klangeinstellungen
erneut vornehmen, d. h. die Übertragungsfunktion des Filters ändern,
um wieder eine Wiedergabe gemäß seinen individuellen
Vorlieben zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird
nun vorgeschlagen, dass Wiedergabespektrum am Ausgang des Filters zu
analysieren und durch Analyse des Eingangsspektrums der zweiten
Audioquelle bereits vor der Umschaltung eine zweite Filterfunktion
zu berechnen und in einem Speicher abzulegen. Auf diese Weise kann
gleichzeitig mit der Audioquelle auch die Übertragungsfunktion
des Filters umgeschaltet werden, sodass das Wiedergabespektrum nahezu
unverändert bleibt.
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Unter
einem nahezu unveränderten bzw. gleichen Wiedergabespektrum
im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Wiedergabespektrum
verstanden, welches beim Benutzer, bzw. Hörer den gleichen
Klangeindruck hervorruft. Dies schließt nicht aus, dass
zwei Wiedergabespektren teilweise unterschiedliche Signalintensitäten
in einem oder mehreren Frequenzbändern aufweisen, wenn
diese Unterschiede vom Benutzer nicht wahrgenommen werden, beispielsweise
aufgrund psychoakustischer Effekte oder aufgrund der Unhörbarkeit
von Frequenzen am Rande des Wiedergabespektrums.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, für
jedes Rundfunkprogramm eine erste und eine zweite Über tragungsfunktion
in einer Speichervorrichtung abzulegen. Sofern der Benutzer beim
Aufruf des entsprechenden Rundfunkprogramms keine Änderungen
an den Klangeinstellungen vornimmt, kann das Programm sofort mit
der gespeicherten Übertragungsfunktion und damit mit den vom
Benutzer präferierten Klangeinstellungen wiedergegeben
werden. Der Rundfunkempfänger mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wählt dabei in Abhängigkeit des Eingangssignals,
z. B. in Abhängigkeit eines digitalen oder eines analogen Übertragungsweges,
die passende Übertragungsfunktion aus.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung
des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert
werden.
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1 zeigt
dabei ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Umschaltung zweier Audioquellen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Umschaltung zweier Audioquellen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umschaltung
zweier Audioquellen schematisch dargestellt. Im Ausführungsbeispiel
nach 1 umfassen die zwei Audioquellen 1 und 2 zwei
Rundfunkempfangsteile, beispielsweise einen analogen Rundfunkempfänger 1 und
einen digitalen Rundfunkempfänger 2. Jeder Rundfunkempfänger
ist mit einer Antenne zum Empfang eines für ihn bestimmten Rundfunksignals
versehen. Nach Demodulation des Rundfunksignals von der Trägerfrequenz
und gegebenenfalls nach Analog/Digital- oder Digital/Analog-Wandlung
des Signals stehen beide Audiosignale an zwei Eingängen
eines adaptiven Filters 3 zur Verfügung.
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Das
adaptive Filter 3 kann dabei als analoges oder digitales
Filter aufgebaut sein. Ein analoges filter kann als passives Filter
aus Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten
aufgebaut werde. Ein aktives analoges Filter kann beispielsweise
Filterstufen aufweisen, welche mit mindestens einem Operationsverstärker
arbeiten. Ein digitales Filter kann mittels eines digitalen Signalprozessors
oder einem Mikroprozessor realisiert werden, welcher eine entsprechende
Software ausführt, welche die gewünschte Filtercharakteristik
darstellt.
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Das
adaptive Filter 3 weist an jedem Eingang einen Konformitätsspeicher 30 und 31 auf.
Der Konformitätsspeicher dient zum Zwischenspeicher der Eingangssignale
der Audioquellen 1 und 2, beispielsweise in Form
eines FIFO-Stacks. Die aus dem Konformitätsspeicher 30 ausgelesenen
Daten werden mit einer Filterfunktion 32 gefaltet. Dies
kann wahlweise in Form einer analogen oder digitalen Filterung,
beispielsweise mit einem digitalen Signalprozessor erfolgen. In 1 ist
dabei die Situation dargestellt, dass die Daten am Ausgang des Filters 32 über
einen Umschalter 34 an den Ausgang des adaptiven Filters 3 gelangen.
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Die Übertragungsfunktion 32 des
ersten Signalpfades kann vom Benutzer über ein Bedieninterface 6 eingestellt
werden. Beispielsweise kann der Benutzer einzelne Frequenzbänder
wie Bässe, Mitten oder Höhen individuell nach
seinen Vorlieben anheben oder absenken.
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Die Übertragungsfunktion 32 ändert
das Klangspektrum des Eingangssignals der ersten Audioquelle 1 am
Ausgang des adaptiven Filters 3. Dieses Ausgangssignal
wird nachfolgend an einen Signalverstärker 4 geliefert.
Das im Signalverstärker 4 verstärkte
Signal wird dann über mindestens einen Lautsprecher 5 wiedergegeben.
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Aus
Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 nur
ein Signalverstärker mit einem Lautsprecher dargstellt.
Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig,
dass zur Wiedergabe auch mehrere Signalverstärker und mehrere
Lautsprecher verwendet werden können, beispielsweise zur
Stereowiedergabe oder um separate Lautsprecher für den
Tiefton-, den Mittelton- und den Hochtonbereich zu verwenden.
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Nachdem
die vom Benutzer gewünschte Klanganpassung, d. h. die Definition
der Übertragungsfunktion 32 über das
Benutzerinterface 6 abgeschlossen ist, wird vom Rechenwerk 7 das
Wiedergabespektrum am Ausgang des Übertragungsfilters 3 analysiert.
Dies kann beispielsweise mittels einer Fourier- oder einer Wavelet-Transformation
geschehen. Das Rechenwerk 7 enthält dazu beispielsweise einen
Halbleiterspeicher und/oder einen digitalen Signalprozessor und/oder
einen Mikroprozessor und/oder einen Mikrocontroller sowie entsprechende Software.
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In
gleicher Weise wird das Eingangssignal der zweiten Audioquelle 2 analysiert.
Dazu liest das Rechenwerk 7 Daten der Audioquelle 2 aus
dem Konformitätsspeicher 31 aus.
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Das
Rechenwerk 7 bestimmt dann aus den Unterschieden der jeweiligen
Signalspektren eine Übertragungsfunktion 33, welche
geeignet ist, das Signal der zweiten Audioquelle 2 in das
Wiedergabespektrum zu überführen. Die Übertragungsfunktion 33 wird
also verwendet, um das nominell inhaltsgleiche Audiosignal der Audioquelle 2 so
wiederzugeben, dass auch bei unterschiedlichen Eingangsspektren
der Audioquellen 1 und 2 das gleiche Wiedergabespektrum
am Ausgang des adaptiven Filters 3 zur Verfügung
steht. Hierzu kann das Rechenwerk 7 auch eine an sich bekannte
Einheit umfassen, um die Lautstärke und/oder einen Zeitversatz
zwischen den Signalen der Audioquellen 1 und 2 anzugleichen.
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Nachdem
die Übertragungsfunktion 33 ermittelt wurde, können
beide Übertragungsfunktionen 32 und 33 in
einem in 1 nicht dargestellten Speicher
abgelegt werden. Zusammen mit den Übertragungsfunktionen 32 und 33 wird
ein Identifier erzeugt und gespeichert, welcher die Übertragungsfunktionen 32 und 33 einem
bestimmten Radioprogramm zuordnet. In einer Weiterbildung der Erfindung
können auch weitere Informationen im Speicher abgelegt
werden, beispielsweise ein Zeitversatz zwischen Audioquellen mit
nominal gleichem Programminhalt.
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Solange
der Benutzer nun keine Änderungen an der Übertragungsfunktion 32 über
das Bedienelement 6 vornimmt, steht der gespeicherte, vom Benutzer
präferierte Klangeindruck für dieses Rundfunkprogramm
zur Verfügung, unabhängig davon, ob dieses Programm über
die Audioquelle 1 oder die Audioquelle 2 wiedergegeben
wird. Aufgrund der automatisiert bestimmten Übertragungsfunktion 33 ändert
sich dieser Klangeindruck nicht, wenn mittels des Umschalters 34 zwischen
beiden Audioquellen 1 und 2 umgeschaltet wird.
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Der
Umschalter 34 kann dabei entweder automatisiert von der
ersten auf die zweite Audioquelle umschalten, beispielsweise von
einem digitalen Rundfunkempfänger auf einen analogen Rundfunkempfänger,
wenn das Signal der jeweils aktuell nicht wiedergegebenen Audioquelle
einen besseren Empfang, d. h. einen besseren Klangeindruck verspricht. Alternativ
kann die Umschaltung auch manuell durch einen Eingriff des Benutzers
erfolgen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, den Aufbau
des adaptiven Filters 3 symmetrisch zu gestalten, d. h.
auch die Übertragungsfunktion 33 mittels des Bedieninterface 6 vom Benutzer
vorgeben zu lassen und stattdessen die Übertragungsfunktion 32 wie
vorstehend beschrieben automatisiert zu generieren.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahrens. Zunächst wird sowohl das erste als auch das
zweite Audiosignal in einem Konformitätsspeicher 2 zwischengespeichert.
Die Zwischenspeicherung umfasst dabei bevorzugt eine Datenmenge,
welche die Wiedergabe für etwa 0,5 bis 15 Sekunden ermöglicht.
Bevorzugt erfolgt die Zwischenspeicherung der Audiosignale in Form
von digitalen Signalen.
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Nach
Abschluss der Zwischenspeicherung wird automatisiert eine Wiedergabequelle
ausgewählt. Da sowohl das erste als auch das zweite Audiosignal
denselben Programminhalt übermitteln, erfolgt die Auswahl
der Wiedergabequelle anhand der Qualität der Audiosignale.
Sofern beispielsweise die Signalspannung eines analog empfangenen
Audiosignals sehr niedrig ist, wird bevorzugt ein digitales Audiosignal ausgewählt.
Sofern ein digitales Audiosignal nur mit einer großen Bitfehlerrate übertragen
werden kann, wird bevorzugt ein analoges Audiosignal ausgewählt.
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Sodann
wird überprüft, ob in der der Vorrichtung zugeordneten
Speichereinrichtung bereits eine Übertragungsfunktion für
die ausgewählte Audioquelle und/oder den zur Wiedergabe
vorgesehenen Programminhalt hinterlegt ist. Sofern die Übertragungsfunktionen
bereits hinterlegt sind, wird die der jeweiligen Audioquelle zugeordneten Übertragungsfunktion
ausgewählt und die Audioquelle unter Anwendung der Übertragungsfunktion
auf das Audiosignal wiedergegeben.
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Sofern
für den gewünschten Programminhalt keine Übertragungsfunktion
aufgefunden werden konnte, wird das Audiosignal der ausgewählten
Audioquelle ohne Anwendung einer Übertragungsfunktion wiedergegeben.
Die Wiedergabe erfolgt nun mit den vom Sender bereitgestellten Klangeinstellungen bzw.
einer Default-Einstellung der ersten Übertragungsfunktion.
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Sofern
der Benutzer den Klangeindruck an seine individuellen Hörgewohnheiten
anpassen möchte, kann er dies durch Anpassen der ersten Übertragungsfunktion,
welche zur Wiedergabe der ersten Audioquelle vorgesehen ist, erreichen.
Das Einstellen der Übertragungsfunktion umfasst dabei insbesondere
das Absenken oder Anheben auswählbarer Frequenzbereiche
des Audiosignals. Nach Abschluss der Einstellung der ersten Übertragungsfunktion
durch den Benutzer wird diese erste Übertragungsfunktion
in einer Speichervorrichtung hinterlegt.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Einstellung der Übertragungsfunktion
durch den Benutzer nicht zwingend erforderlich ist, vielmehr kann
der Benutzer sich mit den vom Sender gelieferten Klangeinstellungen
bzw. der im Rundfunkempfänger hinterlegten Default-Einstellung
zufrieden geben. In diesem Fall kann die erste Übertragungsfunktion
eine konstante Funktion sein, welche das von der ersten Audioquelle
gelieferte Audiosignal nicht verändert.
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Nachdem
die Übertragungsfunktion gespeichert wurde, erfolgt die
Wiedergabe der ersten Audioquelle unter Anwendung der vom Benutzer
gewählten ersten Übertragungsfunktion. Die Übertragungsfunktion ändert
dabei das Spektrum des Eingangssignals zu einem Wiedergabespektrum,
beispielsweise durch Falten des Eingangssignals mit der Übertragungsfunktion.
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Das
Wiedergabespektrum wird nun mithilfe eines Rechenwerkes analysiert,
beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors. Weiterhin
wird in gleicher Weise das Spektrum des von der nicht ausgewählten
Signalquelle gelieferten Eingangssignals analysiert. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist dies das zweite Audiosignal. Die
Analyse kann dabei beispielsweise durch einen Fourier-Transformation,
eine Hilbert-Transformation oder eine Wavelet-Transformation der
Audiosignale erfolgen.
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Anhand
der Analyse des Wiedergabespektrums und der Analyse des Eingangssignalspektrums der
nicht ausgewählten Signalquelle wird nun eine Übertragungsfunktion
berechnet, welche das Spektrum der nicht ausgewählten Signalquelle
in das Wiedergabespektrum überführt. Sofern das
Spektrum des Eingangssignals der ersten Audioquelle und der zweiten
Audioquelle identisch ist, ergibt sich auch eine Identität
der ersten und der zweiten Übertragungsfunktion. Sofern
das Spektrum beider Audioquellen nicht identisch ist, ergeben sich
Unterschiede in den Übertragungsfunktionen, welche diese
unterschiedlichen Eingangsspektren in ein identisches Wiedergabespektrum überführen.
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Nachdem
auch die zweite Übertragungsfunktion berechnet wurde, wird
die erste Übertragungsfunktion zusammen mit der zweiten Übertragungsfunktion
und einen den Programminhalt kennzeichnenden Identifier gespeichert.
Somit stehen die Übertragungsfunktionen, welche die individuellen Hörgewohnheiten
des Benutzers abbilden und gleichzeitig die klanglichen Unterschiede
der Audioquellen eliminieren, zur zukünftigen Verwendung
zur Verfügung. Erst wenn eine Übertragungsfunktion durch
einen Benutzereingriff geändert wird, wird automatisiert
wieder eine zweite Übertragungsfunktion berechnet, welche
diese Änderungen ebenfalls abbildet.
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Sofern
die Signalstärke der ausgewählten Audioquelle
so weit abnimmt, dass eine Wiedergabe des Programminhaltes mittels
der zweiten Audioquelle eine bessere Wiedergabequalität
verspricht, wird sowohl die Audioquelle als auch die zugeordnete Übertragungsfunktion
gewechselt, um so eine Wiedergabe mit identischem Wiedergabespektrum zu
ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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