DE102008013979B4 - Fahrzeug mit einem Audiosystem und Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Fahrzeug mit einem Audiosystem zur Übertragung eines Stereosignals mit wenigstens zwei vor dem Fahrer angeordneten Lautsprechern (3), wobei zwei Lautsprecher (3) direkt benachbart derart vor dem Fahrer (6) angeordnet sind, dass ihre Hauptabstrahlrichtung im Fahrzeug nach oben gegen eine darüber liegende Frontscheibe (1) gerichtet ist und das an der Frontscheibe (1) reflektierte Schallsignal den Fahrer (6) auf direktem Wege von vorn erreicht, wobei die Lautsprecher in nahezu direkter Linie vor dem Fahrer angeordnet sind und eine seitliche Abweichung aus einer direkten Linie zur Frontscheibe vermieden wird, wobei die Neigung der Lautsprecher (3) gegen die Frontscheibe (1) so gestaltet ist, dass die Schallwellen der Lautsprecher (3), welche an der Frontscheibe (1) reflektiert werden, in deren Hauptabstrahlrichtung den Fahrer (6) im Bereich des Kopfes (7) erreichen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Audiosystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 8.
• Vorbekannt sind Audiosysteme in Fahrzeugen, welche für die Stereoübertragung das Tonsignal jeweils in einen linken und rechten Kanal getrennt mit wenigstens zwei Lautsprechern, die jeweils auf der rechten und linken Seite des Fahrzeuges angeordnet sind, übertragen. Die Lautsprecher befinden sich dabei entweder gemeinsam für die Fahrer- und Beifahrerseite in der vorderen Armaturentafel nahe der jeweiligen Seitenscheiben, oder jeweils in der Fahrer- und Beifahrertür unterhalb der Fensterkante, nahe des Türscharniers an der A-Säule. Diese beabstandete Anordnung soll die für die klassische Stereoübertragung notwendige räumliche Trennung des jeweiligen linken und rechten Kanals voneinander gewährleisten, wobei sich Fahrer bzw. Beifahrer möglichst im Zentrum eines sogenannten Stereodreiecks befinden sollen. Aufgrund der unterschiedlichen Sitzpositionen von Fahrer und Beifahrer ist eine Auslegung des Audiosystems, das eine gute Stereowahrnehmbarkeit gewährleistet, eine Kompromisslösung, da aufgrund unterschiedlicher Sitzpositionen von Fahrer und Beifahrer sowie der vorgegebenen möglichen Einbaulagen in der Armaturentafel, den Seitentüren etc. eine qualitativ hochwertige Stereowahrnehmung im Gesamtfahrzeug nicht zu erreichen ist.
• Vorbekannt sind weiterhin Kommunikationssysteme, welche sitzplatzbezogen Audiosignale übertragen und vor allem zur Übertragung von Sprache und zum Ermöglichen der Kommunikation der Insassen untereinander ausgelegt sind. Ein solches System ist beispielsweise in der DE 199 38 171 C2 dargestellt, bei dem sitzplatzbezogen eine Beschallung der Fahrzeuginsassen erfolgen kann, wobei den Einzelplätzen jeweils mindestens ein Lautsprecher zugeordnet ist. Das System dient insbesondere zur Übertragung von Sprache, wobei eine Beschallung mit Stereoklang nicht möglich ist.
• Aus der DE 10 2005 058 826 A1 ist ein Lautsprechersystem bekannt, bei dem Folienlautsprecher vor einem Fahrer angeordnet sind, wobei jeweils ein Lautsprecherpaar beabstandet voneinander zur Stereophonieübertragung geeignet ist. Die Anordnung erfolgt mit einem Mindestabstand, um die für eine klassische Stereophonie notwendige räumliche Trennung der Kanäle zu ermöglichen. Ein von vorn auf den Fahrer gerichtetes Schallsignal wird durch die an der Frontscheibe angeordneten Lautsprecher erzeugt, wobei hierfür die Verwendung von Folienlautsprechern notwendig ist, wobei hier eine Beeinträchtigung des Sichtfeldes erfolgt. Die auf den Fahrer gerichtete Anordnung im Bereich der Armaturentafel ist aufgrund der dort im Normalfall angeordneten Betätigungs- bzw. Anzeigeelemente problematisch. Vorbekannt sind aus der DE 100 28 557 A1 virtuelle Quellenverlagerungen die mittels kopfbezogener Übertragungsfunktionen (HRTF) für den Zuhörer ein symmetrisches Schallfeld erzeugen, obwohl die Lage der Lautsprecher für den Zuhörer asymmetrisch ist. In einem schalltoten Raum werden hierfür die in einem Fahrzeug herrschenden Einbaubedingungen nachgestellt und es werden Impulse ausgesandt und deren Impulsantwort wird von den einzelnen Quellen zu den Senken aufgenommen, wobei mit deren Inversion einzelne Übertragungsfunktionen gebildet werden, die eine Quellenverlagerung für den Hörer durch Signalbearbeitung eines konventionellen Stereosignals ermöglichen. Das beschriebenen Verfahren lässt sich dabei nicht für Beifahrer und Fahrer gleichermaßen anwenden. Das Prinzip der virtuellen Quellenverlagerung macht sich die nachfolgend beschriebene Erfindung gleichfalls zunutze, wobei aus abweichenden Einbaubedingungen ein vorzugsweise im 60° Stereodreieck empfundenes Stereosignal für den Zuhörer erzeugt wird. Weiterhin ist aus der DE 101 44 623 A1 eine Anwendung von HRTF zur Quellenverlagerung vorbekannt, wobei hier eine Tonbildanpassung erfolgt.
• In der amerikanischen Patentanmeldung US 2004/0109575 A1 ist eine Lautsprecheranordnung offenbart, in welcher jeweils zwei Lautsprecher in der Amaturentafel direkt vor einem Fahrzeuginsasse zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Anordnung ist für eine klassiche Stereophonieabstrahlung mit getrennten Kanälen optimiert und erfordert daher eine räumlich beabstandete Anordnung. Die Ausrichtung der Lautsprecher ist so gewählt, dass eine abstrahlung nach oben gegen eine Windschutzscheibe erfolgt.
• In der Patentanmeldung GB 2 273 847 A ist ebenfalls eine Lautsprecheranordnung offenbart, in welcher jeweils zwei Lautsprecher in der Amaturentafel direkt vor einem Fahrzeuginsasse zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Ausrichtung der Lautsprecher ist so gewählt, dass eine Abstrahlung nach oben erfolgt. Über dem Lautsprecher ist ein akustischer Reflektor angeordnet der als Teil des Gehäuses ausgeführt ist
• In der Patentanmeldung US 2003/0219137 A1 sowie der Patentanmeldung US 2008/0025518 A1 ist ein Audiosystem für ein Fahrzeug beschrieben, welches benachbart angeordnete Lautsprecherpaarungen aufweist. Anordnungen der Lautsprecher in direkter Linie vor Fahrer bzw. Beifahrer mit einer Hauptabstrahlrichtung nach oben gegen eine Frontscheibe sind nicht gezeigt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Audiosystem auszustatten, welches eine Tonwiedergabe mit hoher stereofoner Qualität ermöglicht und dabei dem Fahrer und ggf. weiteren Fahrzeuginsassen eine natürliche, von vorn erlebbare Klangwiedergabe zu bieten, wobei eine Anordnung der Lautsprecher so erfolgen soll, dass das Interieurdesign hinsichtlich der Anzeige und Bedieneinheiten nicht beeinträchtigt wird und eine Anwendbarkeit für nebeneinander liegende Hörerstandorte gesichert wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß der Merkmale des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Betreiben gemäß dem Anspruch 8 gelöst.
• Das Fahrzeug weist ein erfindungsgemäßes Audiosystem zur Übertragung eines Stereosignals auf, wobei sich wenigstens zwei Lautsprecher vor dem Fahrer befinden, welche direkt benachbart bzw. in einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Lautsprecher weisen eine Einbaulage auf, in der ihre Hauptabstrahlrichtung im Fahrzeug nach oben gegen eine darüber liegende Frontscheibe gerichtet ist und das an der Frontscheibe reflektierte Schallsignal den Fahrer auf direktem Weg von vorn erreicht. Die Lautsprecher sind dabei in nahezu direkter Linie vor dem Fahrer angeordnet. Die Neigung der Lautsprecher gegen die Frontscheibe ist so gestaltet, dass die an der Frontscheibe reflektierte Hauptabstrahlrichtung den Fahrer im Bereich des Kopfes erreicht. Das Schallsignal erreicht damit den Fahrer direkt von vorn, wobei eine seitliche Abweichung aus einer direkten Linie zur Frontscheibe vermieden wird. Die Lautsprecher sind im oberen, zur Frontscheibe weisenden Bereich der Armaturentafel eingebaut, so dass Anzeige und Bedienelemente in ihrer Lage nicht beeinflusst werden. Die hinter und oberhalb der Lenksäule liegende, zur Frontscheibe gewandte Oberfläche der Armaturentafel ist aus Bauraumgründen besonders geeignet, da hier keine Bedien- oder Anzeigeelemente beeinflusst werden. Die Neigung gegen die Frontscheibe ermöglicht eine Reflexion des jeweiligen Schallsignals zum Fahrer bzw. Beifahrer. Die Neigung des Lautsprechers wird dabei ausgehend von Einbauort auf der Armaturentafel bestimmt. Die Ausrichtung erfolgt so, dass ausgehend vom Lautsprecher eine Reflexion an der Windschutzscheibe erfolgt und ein gedachter, vom Lautsprecherzentrum ausgehender, in dessen Hauptabstrahlrichtung verlaufender Schallstrahl an der Windschutzscheibe reflektiert im Bereich des Kopfes auf den Fahrer trifft.
• Bei Fahrzeugen, die mit stark geneigter Armaturentafel ausgerüstet sind, ist der Einbau der Lautsprecher auch für direkt abstrahlenden Betrieb denkbar. Diese Fahrzeuge sind auch mit zentral angeordneten Instrumenten im Markt zu finden, wodurch der Lautsprechereinbau mittig vor Fahrer- und Beifahrersitz möglich ist.
• Zur Erzeugung eines Stereoempfindens beim Zuhörer werden jeweils zwei direkt benachbart angeordnete Lautsprecher in einer Betriebsart angesteuert, bei der durch Faltung mit den Inversen der sog. kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (engl. Head Related Transfer Functions HRTF) die realen Lautsprecherpositionen durch virtuelle Positionen 30 Grad rechts und links vom Zuhörer ersetzt werden. Die virtuellen Positionen werden durch Faltung des Audiosignals mit den kopfbezogenen Übertragungsfunktionen für +30 Grad und –30 Grad erzeugt. Die Lautsprecher weisen dabei eine Breitbandcharakteristik auf. Sie können aber auch aus einem Hochtonlautsprecher und einem Mittel-Tieftontonlautsprecher, über eine Frequenzweiche verbunden, zusammengesetzt sein. Hierbei kann eine gezielte Auslegung der Bündelung der Schallabstrahlung zur Unterdrückung der Wahrnehmung auf den Nachbarplätzen genutzt werden. Der Mittelhochtonbereich ist verantwortlich für die Richtungswahrnehmung der Schallereignisse, welcher für das Stereoempfinden ausschlaggebend ist. Das Faltungssignal sollte deshalb über einen Hochpass geführt werden. Der Abstand der Mittelpunkte der Breitbandlautsprecher soll so gelegt sein, dass ein Winkel von 10 bis 20 Grad zum Zuhörer erreicht wird. Werden Mehrwegesysteme genutzt, hat es sich als günstig erwiesen, gemäß der Wellenlänge, den Abstand der Schallstrahler (also auch den Winkel) zu tiefen Frequenzen hin zu vergrößern. Zum unteren Rand des Hörspektrums kann ein Winkel von bis zu 180 Grad sinnvoll sein. Bei Breitbandlautsprechern ist der Abstand der Mittelpunkte wie oben beschrieben so gelegt, dass ein Winkel zwischen 10 und 20 Grad zum Zuhörer erreicht wird. Bei Mehrwegesystemen (Hochtöner, Mitteltöner, Tieftöner) kann der den Winkel bestimmende Abstand in der genannten Reihenfolge zunehmen. Hochtöner und/oder Mitteltöner bleiben dabei vor dem Fahrgast im oben beschriebenen Abstand wie die Breitbandlautsprecher angeordnet, wobei die Tieftöner weiter auseinander installiert sein können. Mit den beschriebenen Anordnungen kann die notwendige Phasendifferenz der Signale an den Ohrpositionen des Zuhörers erreicht werden.
• Für den Fall, dass ein starkes, unerwünschtes Übersprechen der Lautsprecher zweier nebeneinander liegenden Sitzplätze festgestellt wird, ist eine Verbesserung zu erzielen, indem nach dem Prinzip der inversen Faltung die übersprechenden Signale reduziert werden. Die Anwendung stark bündelnder Lautsprecher dient hier dem gleichen Zweck und kann allein oder in Verbindung mit der genannten Signalbearbeitung zum Erfolg führen.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die oben beschriebene Anordnung mit zwei gegen die Frontscheibe gerichteten Lautsprechern parallel vor dem Beifahrer aufgebaut. Hierdurch wird eine sitzplatzbezogene Beschallung, bei welcher für Fahrer und Beifahrer gleichzeitig ein individueller, symmetrischer Stereoklang wahrnehmbar ist, ermöglicht.
• Die in Fahrtrichtung hinter Fahrer oder Beifahrer angeordneten Sitze werden sinngemäß mit jeweils zwei weiteren Lautsprechern beschallt. Diese sind gleichfalls direkt benachbart bzw. in einem geringen Abstand zueinander angeordnet und vor den zu beschallenden Sitzen in der Rückenlehne der davor liegenden Sitze verbaut. Ihre Hauptabstrahlrichtung ist so gestaltet, dass der Schall die jeweils auf dem Sitz befindliche Person auf direktem Wege von vorn im Bereich des Kopfes erreicht. Ist ein Verbau der Lautsprecher in den Sitzlehen nicht möglich, ist auch ein Einbau im Dachhimmel denkbar. Eine Lösung ergibt sich ebenfalls, wenn in den Sitzlehen nur Hochtöner verbaut werden, die durch Tiefmitteltöner im Dachhimmel ergänzt werden.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft sind zusätzlich weitere Lautsprecher mit Tieftoncharakteristik im Bereich des Mitteltunnels oder der Türen angeordnet, wobei vorzugsweise zwei Lautsprecher in die jeweilige zur Tür weisende Seite des Mitteltunnels eingebaut sind. Die Einbauart im Mitteltunnel vermeidet die Probleme der Abdichtung, unerwünschter Türschwingungen sowie Probleme mit der Crashversteifung in den Türen. Sinn der Anordnung ist die Abstrahlung des Tieftons in der gleichen Richtung, wie der Schallverlauf der Mittel-Hochtoneinheiten. Durch Laufzeitausgleich wird die Erhaltung auch nichtperiodischer Signale über das ganze Frequenzband verbessert.
• Alternativ können Tieftöner entlang der Fahrzeuglängsachse auch an mehreren Positionen verbaut werden. Vorteilhaft ist dabei die zeitverzögerte Ansteuerung der baulich versetzten Systeme, um so ebenfalls eine von vorn nach hinten zu erzielende Schallwelle zu gewährleisten. Diese Lösung ist besonders interessant für Busse, Flugzeuge und Schiffe.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft sind zusätzlich weitere Lautsprecher im Heckbereich des Fahrzeuges angeordnet, welche für die linke und rechte Seite ein Surroundsignal erzeugen. Beide Lautsprecher dienen als Rear-Speaker eines Surround-Systems, wobei diese vorzugsweise diffus strahlende Lautsprecher, z. B. Lautsprecher mit Dipolcharakteristik, sind.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft sind die Lautsprecher mit Hoch- oder Mitteltoncharakteristik so gestaltet, dass eine Abstrahlung mit schmalem Öffnungswinkel erfolgt, so dass jeweils ein Lautsprecherpaar eine sitzplatzbezogene Beschallung im Fahrzeug gewährleistet und eine Störung der nebenliegenden Plätze vermieden wird. Hierfür ist ein bezüglich einer Grenzfläche (z. B. der Armaturentafel) versenkter Einbau vorteilhaft. Zur Erzeugung eines Stereoempfindens beim Zuhörer werden jeweils zwei direkt benachbart angeordnete Lautsprecher in einer Betriebsart angesteuert, bei der durch Faltung mit den Inversen der sog. kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (engl. Head Related Transfer Functions HRTF) die realen Lautsprecherpositionen durch virtuelle Positionen zwischen 20 und 50 Grad vorzugsweise 30 Grad rechts und links vom Zuhörer ersetzt werden. Die virtuellen Positionen werden durch Faltung des Audiosignals mit den kopfbezogenen Übertragungsfunktionen für die jeweilige Position zwischen 20 und 50 Grad vorzugsweise +30 Grad und –30 Grad erzeugt. Die Schallsignale sind dabei direkt oder indirekt auf eine auf dem Sitzplatz befindliche Person fokussiert.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft werden die Signale zur Ansteuerung der Lautsprecher aus einem klassischen, nach Kanälen getrennten LR-Stereosignal gewonnen, wobei die virtuellen Lautsprecherstandorte durch Faltung errechnet werden.
• Erfindungsgemäß vorteilhaft enthalten für mehrere Sitzreihen eines Fahrzeuges jeder der Sitze ein zugeordnetes Lautsprecherpaar. Für hintereinanderliegende Sitzplätze im Fahrzeug wird das Ansteuersignal dabei zeitverzögert übertragen. Das Ansteuersignal für das Lautsprecherpaar, welches die in Fahrtrichtung gesehen hinten liegenden Sitzplätze direkt beschallt, wird zeitverzögert zu dem Signal des Lautsprecherpaars übertragen, welches die davor liegenden Sitze direkt beschallt. Die Zeitverzögerung für die hinten liegenden Sitzplätze erfolgt dabei entsprechend der Distanz, welche der Schall zurücklegen muss, um von dem vorn liegenden Lautsprecherpaar zu dem dahinter liegenden Lautsprecherpaar zu gelangen. Durch die zeitverzögerte Abstrahlung erfolgt eine synchrone Schallabstrahlung des hinteren Lautsprecherpaares mit dem von vorn über den Sitzplatz der davor liegenden Sitzreihe angelangenden Signal. Das Signal für die hinteren Sitze wird um einen Betrag zeitverzögert, der der Laufzeit des Signals vom vorderen Lautsprecher zu den dahinter liegenden Lautsprechern entspricht. Die Entzerrung der Frequenzgänge insbesondere der zweiten und dritten Sitzreihe berücksichtigt dabei die von den davor liegenden Lautsprechern abgestrahlte Schallenergie.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen. Das erfindungsgemäße System wird nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausgestaltung näher beschrieben. Hierbei zeigen:
• 1 eine Teilansicht des Fahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Audiosystem in einer Prinzipdarstellung von oben,
• 2 eine Seitenansicht des Fahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Audiosystem,
• 3 eine Ansicht von oben einer 4-Platz-Variante des Audiosystems mit Subwoofer,
• 4 eine Ansicht von oben einer 4-Platz-Variante mit Subwoofer und Surroundlautsprechern,
• 5 einen Sitzlehneneinbau der Lautsprecher, Schnittbild, Ansicht von Hinten
• 6 eine vereinfachte Berechnung des Lautsprechersignals aus einem XV-Stereosignal.
• In 1 ist eine Teilansicht des Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Audiosystem in einer Prinzipdarstellung von oben gezeigt. Dargestellt sind eine Frontscheibe 1, welche an eine Armaturentafel 2 angrenzend sich geneigt nach oben hinten erstreckt und ein im Fahrzeug sitzender Fahrer 6. Auf der Oberseite der Armaturentafel 2 sind paarweise Lautsprecher 3 in diese eingelassen. Die Lautsprecher 3 grenzen direkt aneinander und befinden sich jeweils direkt vor dem Fahrer- und Beifahrersitzplatz. Die Öffnung der Lautsprecher 3 weist dabei nach oben in Richtung der Frontscheibe 1.
• 2 zeigt eine Seitenansicht des Fahrzeuges. In einer Prinzipdarstellung ist ein Lautsprecher 3 gezeigt, welcher Teil eines Lautsprecherpaares ist, der in die Armaturentafel 2 eingelassen angeordnet ist und dessen Öffnung nach oben zur Frontscheibe 1 weist. Der Pfeil 4 kennzeichnet dessen Hauptabstrahlrichtung, wobei der Pfeil 5 die Richtung des an der Frontscheibe 1 reflektierten Schallsignals zeigt. Das Schallsignal trifft dabei im Bereich des Kopfes 7 des Fahrers 6 auf diesen. Mit der horizontalen Neigung des Lautsprechers 3 ist der Auftreffort der Schallwellen auf den Fahrer 6 bestimmbar.
• 3 zeigt eine Ansicht von oben einer Vierplatz-Variante des Audiosystems mit einem Subwoofer 8. In einer Prinzipdarstellung sind hier jeweils paarweise Lautsprecher 3 vor den jeweiligen Fahrzeugsitzplätzen angeordnet, wobei im Bereich des Mitteltunnels zwei Lautsprecher 3 mit Tieftoncharakteristik bzw. Subwoofer 8 angeordnet sind. Die Darstellung der vorderen Lautsprecher 3 zeigt dabei nur die prinzipielle Anordnung. Die Lautsprecher 3 sind, wie 1 und 2 zeigt, nach oben gegen die Frontscheibe 1 gerichtet. Die Lautsprecher 3 für die hinteren Sitze sind jeweils paarweise in der davor liegenden Sitzlehne angeordnet und ebenfalls so angeordnet, dass deren Hauptabstrahlrichtung auf den Kopfbereich einer sitzenden Person gerichtet ist.
• 4 zeigt eine Ansicht von oben einer Vierplatz-Variante des Audiosystems mit einem Subwoofer 8 gemäß 3. Im Unterschied zu 3 sind im hinteren Fahrzeugbereich zwei Lautsprecherpaare angeordnet, welche die Rear-Speaker eines Surroundsystems bilden. Das linke Lautsprecherpaar LS überträgt den linken Surroundkanal und das rechte Lautsprecherpaar RS den rechten Surroundkanal. Die Lautsprecher weisen für Rear-Speaker typisch eine diffuse Abstrahlung auf, wobei diese beispielsweise mit einer Dipolcharakteristik erreicht wird. Die Darstellung erfolgt als Lautsprecherpaar für jede Seite, da mit zwei Lautsprechern 3, die gegenphasig angesteuert werden, eine Dipolcharakteristik erzeugt werden kann. Alternativ kann gleichfalls ein einzelner Lautsprecher mit diffuser Abstrahlcharakteristik angeordnet sein.
• 5 zeigt einen Sitzlehneneinbau eines Lautsprecherpaares für die Beschallung der hinteren Sitzreihen. Die Lautsprecher 3 sind dabei vorzugsweise in der oberen Hälfte einer Rückenlehne 9 eines Sitzes angeordnet und so ausgerichtet, dass deren Hauptabstrahlrichtung den Kopf einer auf dem dahinter angeordneten Sitz befindlichen Person erreicht. Die Anbringung in der oberen Hälfte der Rückenlehne 9 ermöglicht eine natürliche Wiedergabe des Schallsignals von vorn. Bei Anordnung eines Displays 10 an der Rückseite der Vordersitze für die auf der hinteren Sitzreihe befindlichen Person erfolgt für die Ton- und Bildsignalwahrnehmung für diese synchronisiert aus einer Richtung kommend. Die Lautsprecher 3 werden gleichfalls mit einem MS-Stereophoniesignal angesteuert, so dass sitzplatzbezogen auf den hinteren Sitzreihen eine Stereowahrnehmung ermöglicht wird.
• 6 zeigt ein Schaltschema zum Erzeugen eines Lautsprechersignals. Die Theorie zur virtuellen Quellenverlagerung ist grundsätzlich Stand der Technik, so dass hier zur Verdeutlichung lediglich ein vereinfachtes Schaltschema dargestellt wird. Ausgehend von einem in einen linken Kanal s₁(t) und einen rechten Kanal s₂(t) getrennten „klassischen” Stereosignal wird das Ansteuersignal für die Lautsprecher u₅(t) und u₆(t) durch inverse Faltung des verbauten Standorts und Faltung mit dem neuen, virtuellen Standort vorzugsweise 30 Grad aus der Achse gebildet. Durch die dargestellte Signalverarbeitung ist es möglich, dem Hörer, trotz dass beide Schallquellen dicht beieinander liegend angeordnet sind, eine Stereowahrnehmung vorzuspiegeln, wie sie bei auseinanderliegenden Schallquellen, idealerweise einem Platz zwischen diesen, erfolgen würde. Für das Klangempfinden des Hörers rücken die Lautsprecher virtuell auseinander. Dieser Effekt lässt sich insbesondere beim Fahrzeugeinbau günstig nutzen, um eine sitzplatzbezogene Beschallung zu ermöglichen und trotzdem eine symmetrische Stereowahrnehmung zu erzeugen. Eine Stereowiedergabe mit klassisch auseinanderliegenden Schallquellen wäre sitzplatzbezogen wegen der Fahrzeugkontur und der Störung der Nebenplätze nicht möglich.
• Die Funktionen h_nm werden durch die Inverse der Impulsantwort beschrieben wobei die Übertragung des Signal s_n(t) an der Position n zum Signal s_m(t) an der Position m invertiert die Funktion h_nm ergibt. (h_nm = I^–1 _nm)
• Bezugszeichenliste

1

Frontscheibe

2

Armaturentafel

3

Lautsprecher

4

Hauptachse Schallausbreitung

5

Hauptachse gespiegelte Schallausbreitung

6

Fahrer

7

Kopf des Fahrers

8

Subwoofer

9

Rückenlehne

10

Display

LS

Links Surround

RS

Rechts Surround

s₁(t)

Zeitsignal linker Kanal

s₂(t)

Zeitsignal rechter Kanal

r₃(t)

korrigiertes Zeitsignal links

r₄(t)

korrigiertes Zeitsignal rechts

h_nm

Faltungsfunktion

u₅(t)

Zeitsignal am Lautsprecher links

u₆(t)

Zeitsignal am Lautsprecher rechts

Claims (13)

1. Fahrzeug mit einem Audiosystem zur Übertragung eines Stereosignals mit wenigstens zwei vor dem Fahrer angeordneten Lautsprechern (3), wobei zwei Lautsprecher (3) direkt benachbart derart vor dem Fahrer (6) angeordnet sind, dass ihre Hauptabstrahlrichtung im Fahrzeug nach oben gegen eine darüber liegende Frontscheibe (1) gerichtet ist und das an der Frontscheibe (1) reflektierte Schallsignal den Fahrer (6) auf direktem Wege von vorn erreicht, wobei die Lautsprecher in nahezu direkter Linie vor dem Fahrer angeordnet sind und eine seitliche Abweichung aus einer direkten Linie zur Frontscheibe vermieden wird, wobei die Neigung der Lautsprecher (3) gegen die Frontscheibe (1) so gestaltet ist, dass die Schallwellen der Lautsprecher (3), welche an der Frontscheibe (1) reflektiert werden, in deren Hauptabstrahlrichtung den Fahrer (6) im Bereich des Kopfes (7) erreichen.
2. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten Lautsprecher (3) eine Hochton-, Mittelton- oder Breitbandcharakteristik aufweisen, wobei der Abstand der Mittelpunkte zueinander einen Winkel zur Hörposition von jeweils 10 bis 20 Grad einschließt und beide Lautsprecher zur Ausgabe eines mehrfach gefalteten Audiosignals benutzt werden, bei dem durch inverse Faltung mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen die ursprüngliche Lautsprecherposition entfernt wird und durch Faltung mit neuen Positionen zwischen 20 und 50 Grad Winkel zur Hörposition Positionen der virtuellen Stereobasis hergestellt werden.
3. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Lautsprecher (3) bei getrennten Lautsprechern mit einer Hochton-, Mittelton- oder Tieftoncharakteristik einen sich mit abnehmender Charakteristik der Übertragungsfrequenz erhöhenden Abstand der Mittelpunkte zueinander aufweisen, wobei der Abstand im Tieftonbereich einen Winkel bis zur Hörposition von jeweils 180 Grad einschließen kann, wobei die Lautsprecher zur Ausgabe eines mehrfach gefalteten Audiosignals benutzt werden, bei dem durch inverse Faltung mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen die ursprüngliche Lautsprecherposition entfernt wird und durch Faltung mit neuen Positionen zwischen 20 und 50 Grad Winkel zur Hörposition Positionen der virtuellen Stereobasis hergestellt werden.
4. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung gemäß der Ansprüche 1 bis 3 zusätzlich zu dieser parallel vor einem Beifahrer angeordnet ist.
5. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die in Fahrtrichtung hinter Fahrer (6) oder Beifahrer angeordneten Sitze jeweils weitere zwei Lautsprecher (3) direkt benachbart vor diesen Sitzen in der Rückenlehne (9) der davor angeordneten Sitze angeordnet sind, wobei ihre Hauptabstrahlrichtung so gestaltet ist, dass der Schall die jeweils auf dem Sitz befindliche Person auf direktem Wege von vorn im Bereich des Kopfes erreicht und die benachbarten Lautsprecher (3) eine Hochton-, Mittelton- oder Breitbandcharakteristik aufweisen, wobei der Abstand der Mittelpunkte einen Winkel zur Hörposition von 10 bis 20 Grad einnehmen und beide Lautsprecher zur Ausgabe eines mehrfach gefalteten Audiosignals benutzt werden, bei dem durch inverse Faltung mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen die ursprüngliche Lautsprecherposition entfernt wird und durch Faltung mit neuen Positionen zwischen 20 und 50 Grad Winkel zur Hörposition die virtuelle Stereobasis hergestellt wird.
6. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere Lautsprecher (3) mit Tieftoncharakteristik im Bereich des Mitteltunnels oder der Türen angeordnet sind.
7. Fahrzeug mit einem Audiosystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere Lautsprecher (LS; RS) im Heckbereich des Fahrzeuges angeordnet sind, durch welche für die linke und rechte Seite ein Surroundsignal erzeugbar ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug, welches für jeweils wenigstens einen Fahrzeugsitzplatz jeweils zwei direkt benachbart angeordnete Lautsprecher (3) aufweist, deren Schallsignal indirekt auf eine auf dem Fahrzeugsitzplatz befindliche Person fokussiert ist, wobei die direkt benachbarten Lautsprecher (3) in nahezu direkter Linie vor dem Fahrer angeordnet sind und eine seitliche Abweichung aus einer direkten Linie zur Frontscheibe vermieden wird, wobei der Abstand der Mittelpunkte einen Winkel zur Hörposition von 10 bis 20 Grad einschließt und beide direkt benachbarte Lautsprecher (3) zur Ausgabe eines mehrfach gefalteten Audiosignals benutzt werden, bei dem durch inverse Faltung mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen die ursprüngliche Lautsprecherposition entfernt wird und durch Faltung mit neuen virtuellen Positionen zwischen 20 und 50 Grad Winkel zur Hörposition eine virtuelle Stereobasis hergestellt wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale zur Ansteuerung aus einem XY-Stereosignal gewonnen werden, wobei die neu zu berechnenden Audiosignale der Lautsprecher durch inverse Faltung und Faltung erstellt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass einzelnen Fahrzeugsitzplätzen im Fahrzeug jeweils vor diesen liegend einem Paar Lautsprecher (3) zugeordnet sind, wobei deren Schallsignal indirekt auf eine auf dem Fahrzeugsitzplatz befindliche Person fokussiert ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecherpaare für hintereinanderliegende Fahrzeugsitzplätze im Fahrzeug ihr Ansteuersignal zeitverzögert erhalten, wobei das Ansteuersignal für das Lautsprecherpaar, welches die in Fahrtrichtung vorwärts gesehen hinten liegenden Fahrzeugsitzplätze direkt beschallt, zeitverzögert zu dem Lautsprecherpaar erfolgt, welches die davor liegenden Fahrzeugsitzplätze direkt beschallt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung für die hinten liegenden Fahrzeugsitzplätze entsprechend dem Abstand der Schallwege erfolgt, wobei das Signal für die hinteren Fahrzeugsitzplätze um einen Betrag zeitverzögert wird, welcher der Laufzeit des Signals von den vorderen Lautsprechern zu den hinten liegenden Lautsprechern entspricht oder auch die Laufzeit wird gemäß des Haas-Effekts um 3–10 ms verkürzt, um die Ortung durch eine erste Wellenfront auf die hinteren Lautsprecher zu richten.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass Lautsprecher (3) mit einer Hochtoncharakteristik einen Abstand der Mittelpunkte voneinander aufweisen, die einen Winkel zur Hörposition von 10 bis 20 Grad einnehmen und Lautsprecher mit einer Mittelton- oder Tieftoncharakteristik einen Winkel zur Hörposition einnehmen, der größer als 20 Grad ist, wobei die Lautsprecher zur Ausgabe eines mehrfach gefalteten Audiosignals benutzt werden, bei dem durch inverse Faltung mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen die ursprüngliche Lautsprecherposition entfernt wird und durch Faltung mit neuen virtuellen Positionen zwischen 20 und 50 Grad Winkel zur Hörposition die virtuelle Stereobasis hergestellt wird und damit bedingt durch die unterschiedlichen Positionen der Lautsprecher mit Hoch-Mitten- oder Tieftoncharakteristik jeweils eigene Übertragungsfunktionen zum Herstellen einer virtuellen Stereobasis genutzt werden, welche deren unterschiedliche Positionen und damit den Winkel zum Hörposition bestimmenden Abstand zueinender berücksichtigen.

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