DE102010003306A1 - Device for use in radio of motor car for controlling volume of different audio signals of e.g. TV transmitter, has memory unit with volume control information used for controlling volume of selected audio signal during selection of signal - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Einstellung, insbesondere automatische Regelung, der Lautstärke verschiedener Audiosignale, beispielsweise verschiedener Audiosignale verschiedener Hörfunksender oder Fernsehsender, oder verschiedener Audiosignale verschiedener Audioquellen, wie CD-Spieler und Radio.The invention relates to the setting, in particular automatic control, the volume of various audio signals, for example, different audio signals of various radio stations or television channels, or various audio signals of various audio sources, such as CD player and radio.
Entertainmentsysteme in Kraftfahrzeugen, beispielsweise Autoradios mit CD-Abspielfunktion, greifen häufig auf unterschiedliche Audiosignale zurück, deren Herkunft, Qualität und Standardkonformität apriori nicht bekannt sind. So kommt es beim Wechsel zwischen den Audiosignalen teilweise zu starken Lautstärkeänderungen.Entertainment systems in motor vehicles, for example car radios with CD playback function, often rely on different audio signals whose origin, quality and standard conformity are not known apriori. Thus, when changing between the audio signals, there are sometimes strong volume changes.
Ohne die Verwendung einer Lautstärkeregelung ist der Nutzer eines derartigen Entertainment-System gezwungen, diese Lautstärkeänderungen durch manuelles Nachregeln zu kompensieren.Without the use of a volume control, the user of such an entertainment system is forced to compensate for these volume changes by manual readjustment.
Das Problem der Lautstärkenvariation kann in Kraftfahrzeugen sogar sicherheitskritisch sein, wenn die Lautstärke eines leisen Audiosignals manuell durch den zentralen Lautstärkeregler korrigiert wurde. Beim darauffolgenden Umschalten auf ein lautes Audiosignal kann sich dann ein großer Lautstärkesprung ergeben, der zu einer Schrecksituation führen kann.The problem of volume variation can even be safety-critical in motor vehicles if the volume of a quiet audio signal has been manually corrected by the central volume control. The subsequent switching to a loud audio signal can then result in a large volume jump, which can lead to a fright situation.
Zur Reduktion von Lautstärkeänderungen ist es bekannt, Dynamikkompressoren zu verwenden. Diese haben den Zweck, Übersteuerung zu verhindern. Bei der Verwendung von Dynamikkompressoren wird der Hörgenuss jedoch merklich durch Pumpeffekte gestört. Außerdem können Audiosignale mit hoher Dynamik durch Dynamikkompressoren entstellt werden.To reduce volume changes, it is known to use dynamic compressors. These have the purpose of preventing oversteer. However, when using dynamic compressors, listening pleasure is noticeably disturbed by pumping effects. In addition, high dynamic range audio signals can be distorted by dynamic compressors.
Typischerweise werden in Entertainmentsysteme auch quellenspezifische Lautstärkeeinsteller verwendet. Hierdurch kann ein Teil der Schwankungen durch die starre Kompensation einer mittleren Abweichung verringert werden. Quellenspezifische Lautstärkesteller können nur die mittlere Pegelabweichung kompensieren. Unbekannte Systeme können zwangsläufig nicht berücksichtigt werden. Oft muss als Schutzmaßnahme ein Dynamikkompressor verwendet werden, um eine Übersteuerung zu verhindern.Typically, source-specific volume adjusters are also used in entertainment systems. As a result, a part of the fluctuations can be reduced by the rigid compensation of an average deviation. Source-specific volume controls can only compensate for the mean level deviation. Unknown systems can not be taken into account. Often, a dynamic compressor must be used as a protective measure to prevent overdriving.
Aus der Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren zur Lautstärkeeinstellung bei verschiedenen Audiosignalen anzugeben, welche bzw. welches einen Lautstärkesprung beim Umschalten zwischen zwei Audiosignalen verringert.It is an object of the invention to provide an improved device or an improved method for adjusting the volume of various audio signals, which reduces a jump in volume when switching between two audio signals.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is solved by the features of the independent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Lautstärkeregel-Vorrichtung zur Regelung der Lautstärke verschiedener Audiosignale, beispielsweise verschiedener Audiosignale verschiedener Hörfunksender oder Fernsehsender. Die Vorrichtung umfasst eine Lautstärkeregelung zum automatischen Regeln der Lautstärke für das jeweils gewählte Audiosignal. Dier Vorrichtung weist ferner ein Speichermittel zum Speichern von Lautstärkeregelungs-Information für die einzelnen Audiosignale auf. Derartige Lautstärkeregelungs-Information umfasst zumindest eine Zustandsgröße der automatischen Lautstärkeregelung (aus der sich dann der Wert einer Lautstärke-Stellgröße ergibt) oder direkt eine Lautstärke-Stellgröße. Dabei kann für die einzelnen Audiosignale auch abgespeichert werden, wie lange das Audiosignal bereits gehört wurde (dies gibt beispielsweise Aufschluss darüber, ob die Lautstärkeregelung bereits eingeschwungen ist).A first aspect of the invention relates to a volume control device for controlling the volume of various audio signals, for example different audio signals of different radio stations or television channels. The device comprises a volume control for automatically adjusting the volume for the respectively selected audio signal. The device further comprises a storage means for storing volume control information for the individual audio signals. Such volume control information comprises at least one state variable of the automatic volume control (which then results in the value of a volume control variable) or directly a volume control variable. It can also be stored for the individual audio signals, how long the audio signal has already been heard (this provides, for example, information about whether the volume control is already settled).
Die Lautstärkeregelungs-Information wird in dem Speichermittel derart abgespeichert, dass bei Abwahl des bisher gewählten Audiosignals die aktuelle Zustandsgröße bzw. aktuelle Lautstärke-Stellgröße in dem Speichermittel als Lautstärkeregelungs-Information für das bisher gewählte Audiosignal gespeichert wird. Die abgespeicherte Lautstärkeregelungs-Information kann später zur Regelung oder Einstellung der Lautstärke des gewählten Audiosignals verwendet werden. Hierbei kann es vorkommen, dass bei Abwahl des Audiosignals die Lautstärkeregelung noch nicht eingeschwungen ist.The volume control information is stored in the memory means such that, when deselecting the previously selected audio signal, the current state variable or current volume control variable is stored in the memory means as volume control information for the previously selected audio signal. The stored volume control information may later be used to control or adjust the volume of the selected audio signal. It may happen that when you deselect the audio signal, the volume control is not yet settled.
Vorzugsweise wird bei Auswahl eines Audiosignals die in dem Speichermittel für das jeweilige Audiosignal gespeicherte Lautstärken-Regelungsinformation – falls vorhanden – zur Regelung oder Einstellung der Lautstärke des gewählten Audiosignals verwendet. Falls es sich um Lautstärken-Regelungsinformation eines noch nicht eingeschwungenen Regelungsprozesses handelt, kann bei einer erneuten Auswahl des Audiosignals der bisherige Regelungsprozess basierend auf der abgespeicherten Lautstärken-Regelungsinformation fortgesetzt werden.Preferably, when an audio signal is selected, the volume control information stored in the storage means for the respective audio signal, if present, is used to control or adjust the Volume of the selected audio signal used. If it is volume control information of a not yet settled control process, the previous control process can be continued based on the stored volume control information in a new selection of the audio signal.
Es ist anzumerken, dass Regelung basierend auf der abgespeicherten Lautstärkenregelungs-Information mit der gleichen Lautstärkeregelung erfolgt kann oder alternativ auch in einer anderen zweiten Lautstärkeregelung erfolgt kann (die beispielsweise einem anderem Empfänger zugeordnet ist).It should be noted that regulation based on the stored volume control information can be carried out with the same volume control or, alternatively, can also be done in another second volume control (which is associated, for example, with another receiver).
Die Abwahl und Auswahl müssen nicht auf die gleiche Lautstärkeregelung bezogen werden: beispielsweise kann sich die Abwahl auf ein erste Lautstärkeregelung beziehen (beispielsweise auf eine Regelung, die das Speichermittel mit abzuspeichernder Laustärkeregelungs-Information füttert) und die Auswahl auf eine andere Lautstärkeregelung beziehen (beispielsweise auf eine Regelung, die dann später die abgespeicherte Lautstärkeregelungs-Information verwendet). Auswahl und/oder Abwahl werden nicht zwingend vom Nutzer initiiert; beispielsweise kann das System automatisch eine Abwahl initiieren, wenn die Lautstärkeregelung im Hintergrund arbeitet, ohne dass der Nutzer, das Audiosignal tatsächlich hört.The deselection and selection need not be related to the same volume control: for example, the deselection may refer to a first volume control (for example, to a controller that feeds the memory means with the volume control information to be stored) and the selection to another volume control (e.g. a control which then later uses the stored volume control information). Selection and / or deselection are not necessarily initiated by the user; for example, the system can automatically initiate a deselection when the volume control is operating in the background without the user actually hearing the audio signal.
Durch das erfindungsgemäße Abspeichern von Lautstärken-Regelungsinformation und den späteren Rückgriff auf vorher abgespeicherte Lautstärken-Regelungsinformation wird ein Lautstärkensprung beim Umschalten des Audiosignals reduziert oder gar gänzlich unterdrückt.As a result of the inventive storage of volume control information and the subsequent use of previously stored volume control information, a volume jump when switching the audio signal is reduced or even completely suppressed.
Es wird darauf hingewiesen, dass zur Lautstärken-Regelung das gewählte Audiosignal nicht tatsächlich über einen Lautsprecher ausgegeben und vom Nutzer angehört werden muss. So kann es vorgesehen sein, dass die Lautstärke der verschiedenen Audiosignale im Hintergrund erfolgt. Beispielsweise kann ein Radioempfänger im Hintergrund sukzessive einzelne Sender anwählen, wobei für jeden Sender über die Regelung die Lautstärke automatisch geregelt wird und die Lautstärken-Regelungsinformation jeweils in einer sogenannten History abgespeichert wird. Es kann vorgesehen sein, dass während dieser Zeit der Nutzer beispielsweise über einen anderen Radioempfänger (falls ein zweiter Radioempfänger vorhanden ist) einen bestimmten Radiosender hören oder über eine gänzlich andere Quelle (z. B. CD) Musik hören kann.It should be noted that the selected audio signal must not actually be output via a loudspeaker and listened to by the user for volume control. Thus it can be provided that the volume of the various audio signals in the background. For example, a radio receiver in the background successively select individual stations, wherein the volume is automatically controlled for each station on the scheme and the volume control information is stored in each case in a so-called history. It can be provided that, during this time, the user can listen to a specific radio station, for example via another radio receiver (if a second radio receiver is present), or can listen to music via an entirely different source (eg CD).
Vorzugsweise ist jedem Audiosignal eine eigene Kennung zugeordnet, beispielsweise eine Senderkennung. Das Speichermittel ist in dem Fall derart ausgestaltet, die Lautstärkeregelungs-Information und die zugehörige Kennung pro Audiosignal zu speichern.Preferably, each audio signal is assigned its own identifier, for example a transmitter identifier. The storage means is in this case configured to store the volume control information and the associated identifier per audio signal.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in der automatische Lautstärkeregelung ein nichtlinearer Regler eingesetzt. Vorzugsweise wird dabei ein nichtlinearer Regler verwendet; welcher zwischen mindestens drei Eingangsbereichen für das Eingangssignal des Reglers unterscheidet, nämlich einem ersten Eingangsbereich (Adaptionsbereich), einem darüber liegenden zweiten Eingangsbereich (Arbeitsbereich) und einem über dem zweiten Eingangsbereich liegenden dritten Eingangsbereich (auch als Headroom bezeichnet, welcher Clipping vermeidet).According to an advantageous embodiment, a non-linear regulator is used in the automatic volume control. Preferably, a non-linear regulator is used; which distinguishes between at least three input ranges for the input signal of the controller, namely a first input range (adaptation range), an overlying second input range (working range) and a third input range lying above the second input range (also referred to as headroom, which avoids clipping).
Jedem Eingangsbereich ist ein Reglerzustand zugeordnet. Derartige Regler werden bei drei Eingangsbereichen auch als Dreipunkt-Regler bezeichnet. Der Regler bewirkt ein Erhöhen der Lautstärke, wenn das Eingangssignal des Reglers in dem ersten Eingangsbereich liegt. Der Regler bewirkt ein Erniedrigen der Lautstärke, wenn das Eingangssignal des Reglers in dem dritten Eingangsbereich liegt. Hingegen hält der Regler die Lautstärke konstant (d. h. der Regler verändert den Lautstärke-Stellwert nicht; der Lautstärke-Stellwert wird eingefroren), wenn das Eingangssignal des Reglers in dem zweiten Eingangsbereich liegt.Each input area is assigned a controller status. Such controllers are also referred to as three-point controller in three input areas. The controller will increase the volume when the input signal of the controller is in the first input range. The controller lowers the volume when the controller input signal is in the third input range. On the other hand, the controller keeps the volume constant (that is, the controller does not change the volume control value, the volume control value is frozen) when the input signal of the controller is in the second input range.
Der untere Schwellwert des dritten Eingangsbereichs beträgt vorzugsweise –3 dB, d. h. der dritte Eingangsbereich umfasst Aussteuerungswerte des Reglereingangssignals von ca. 70% bis 100%. Der zweite Eingangsbereich beginnt vorzugsweise ab oder oberhalb von –13 dB.The lower threshold of the third input range is preferably -3 dB, d. H. the third input range includes control values of the controller input signal of approx. 70% to 100%. The second input range preferably starts at or above -13 dB.
Vorzugsweise ist die jeweilige Größe der drei Eingangsbereiche zeitabhängig. Hierbei kann vorgesehen werden, dass die Größe des zweiten Eingangsbereichs mit zunehmender Zeit nach dem ersten Auswählen des jeweiligen Audiosignals zunimmt und die Größe des ersten und/oder dritten Eingangsbereichs mit zunehmender Zeit nach dem ersten Auswählen des jeweiligen Audiosignals abnimmt. Dies erlaubt ein sehr schnelles Einschwingen des Regelprozesses zu Beginn des Regelprozesses. Ganz zu Beginn nach dem ersten Auswählen ist der zweite Bereich vorzugsweise nicht vorhanden oder besteht nur aus einem einzigen Punkt (z. B. aus dem Sollwert).Preferably, the respective size of the three input areas is time-dependent. It can be provided here that the size of the second input area increases with increasing time after the first selection of the respective audio signal and the size of the first and / or third input area decreases with increasing time after the first selection of the respective audio signal. This allows a very quick settling of the control process at the beginning of the control process. At the very beginning, after the first selection, the second area is preferably absent or consists of only a single point (eg, from the setpoint).
Das Eingangssignal des Reglers wird vorzugsweise über einen Spitzenwert-Detektor bestimmt. Die Messung des Signals erfolgt dabei vorzugsweise kontinuierlich, wobei jeweils der Spitzenwert innerhalb eines Zeitintervalls festgestellt wird. Dieser Wert entspricht dann dem Aussteuerwert, welcher die Lautstärke des Signals angibt. Die Messung kann eine Störunterdrückung besitzen, beispielsweise mittels eines Dynamikkompressors. So gibt es bei Broadcastquellen häufig Störungen, die deutlich lauter sind als die eigentlichen Musiksignale. Dies führt dazu, dass Regler häufig zu einer unerwünschten Regelung auf das Störsignal veranlasst werden. Zur Störunterdrückung könnte ein Dynamikkompressor verwendet werden, wenn die Fehlererkennung nicht gegriffen hat. Andererseits können selbst Geräusche wie Schüsse in einer leisen Aufnahme zu erheblichen Störungen des Reglerverhaltens führen. Mit dem Glätten dieser Störungen durch einen Dynamikkompressor können diese Störungen entschärft werden. The input signal of the regulator is preferably determined via a peak detector. The measurement of the signal is preferably carried out continuously, wherein in each case the peak value is detected within a time interval. This value then corresponds to the control value, which indicates the volume of the signal. The measurement may have interference suppression, for example by means of a dynamic compressor. Thus, there are often disturbances in broadcast sources, which are significantly louder than the actual music signals. This means that regulators are often caused to an unwanted control of the interference signal. For noise suppression a dynamic compressor could be used if the fault detection did not work. On the other hand, even sounds such as shots in a quiet recording can lead to significant disturbances of the controller behavior. By smoothing these disturbances with a dynamic compressor, these disturbances can be mitigated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verwendet der Regler eine Nullsignalschwelle (z. B. bei –30 dB). Für die sehr kleinen Eingangssignalwerte des Reglers kleiner oder kleiner gleich der Nullsignalschwelle (im folgenden Nullsignalbereich genannt) erfolgt im Wesentlichen keine Regelung. Der Stellwert wird eingefroren. Durch Verwendung einer Nullsignalschwelle wird eine Regelung vermieden, wenn kein aktives Audiosignal, sondern nur Rauschen vorliegt (welches unterhalb der Nullsignalschwelle liegt). Dies ist beispielsweise bei einer Tuner-Quelle im Zustand „kein Signal” der Fall. Kein aktives Audiosignal liegt auch bei einer pausierten Audioquelle (z. B. CD auf Pause) oder einem wegen Störsignal abgeschalteter Audioquelle vor.According to an advantageous embodiment, the controller uses a zero signal threshold (eg at -30 dB). For the very small input signal values of the controller smaller or smaller than the zero signal threshold (referred to below as the zero signal range), essentially no regulation takes place. The manipulated variable is frozen. By using a zero signal threshold, control is avoided if there is no active audio signal but only noise (which is below the zero signal threshold). This is the case, for example, with a tuner source in the "no signal" state. No active audio signal is present even when the audio source is paused (eg CD paused) or an audio source switched off due to noise.
Jedem Eingangsbereich des Reglers kann jeweils eine bestimmte Regelgeschwindigkeit (Regelgewicht) zugeordnet sein. Dabei handelt es sich vorzugsweise um unterschiedliche Koeffizienten. Diese können auch Null sein (beispielsweise für den zweiten Eingangsbereich oder für Werte kleiner der Nullsignalschwelle)Each input range of the controller can be assigned a specific control speed (control weight). These are preferably different coefficients. These can also be zero (eg for the second input range or for values smaller than the zero signal threshold)
Vorzugsweise ist die Regelgeschwindigkeit im dritten Eingangsbereich (Headroom) betragsmäßig größer als im ersten Eingangsbereich (Adaptionsbereich). Hierdurch wird ein Übersteuern sehr schnell ausgeregelt; ein zu leises Signal wird jedoch behutsam in seiner Lautstärke angepasst, ohne dass das Signal verfälscht wird. Beispielsweise kann für den dritten Eingangsbereich (Headroom) eine Regelgeschwindigkeit von –30 dB pro Sekunde vorgesehen werden, während der erste Regelbereich beispielsweise eine Regelgeschwindigkeit von 0,02 dB pro Sekunde aufweist (oder zeitdiskret 1 dB alle 50 Sekunden). Im Nullsignalbereich und im zweiten Eingangsbereich (Arbeitsbereich) ist der Regler vorzugsweise passiv; die Regelgeschwindigkeit liegt dann bei 0 dB pro Sekunde.Preferably, the control speed in the third input area (headroom) is greater in magnitude than in the first input area (adaptation area). As a result, oversteer is corrected very quickly; however, a signal that is too soft is gently adjusted in its volume without the signal being distorted. For example, for the third input area (headroom), a control speed of -30 dB per second can be provided, while the first control range, for example, has a control speed of 0.02 dB per second (or
Statt einer wie vorstehend beschriebenen nichtlinearen Lautstärkeregelung kann auch eine lineare Lautstärkeregelung mit einem linearem Regler vorwendet werden, beispielsweise mit einem PID-Regler.Instead of a non-linear volume control as described above, it is also possible to use a linear volume control with a linear regulator, for example with a PID controller.
Alternativ können auch nichtlineare Lautstärkeregelung und lineare Lautstärkeregelung kombiniert werden. Beispielsweise können dazu der nichtlineare Regler und ein linearer Regler parallel zueinander angeordnet werden. Der Einfluss des linearen Reglers und/oder nichtlinearen Reglers auf die Gesamtregelung kann durch einen Gewichtsfaktor festgelegt werden. Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass im nichtlinearen Regler die Regelabweichung in den nicht passiven Bereichen (erster und dritter Bereich) linear gewichtet werden, so dass die Regelung auch lineare Regleranteile enthält.Alternatively, nonlinear volume control and linear volume control can be combined. For example, for this purpose, the non-linear regulator and a linear regulator can be arranged parallel to one another. The influence of the linear regulator and / or non-linear regulator on the overall control can be determined by a weighting factor. Alternatively, it can also be provided that in the non-linear regulator, the control deviation in the non-passive regions (first and third regions) are weighted linearly, so that the control also contains linear regulator components.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Audio- oder Audio/Video-Wiedergabegerät für ein Kraftfahrzeug gerichtet, beispielsweise auf ein Autoradio mit Radio-, CD-Funktion und optionaler Fernseh-Funktion. Das Wiedergabegerät ist zur Wiedergabe verschiedener Audiosignale eingerichtet (beispielsweise zur Wiedergabe verschiedener Radiosender oder zur Wiedergabe verschiedener Audioquellen). Das Wiedergabegerät umfasst eine wie vorstehend beschriebene Lautstärkenregel-Vorrichtung.A second aspect of the invention is directed to an audio or audio / video player for a motor vehicle, such as a car radio with radio, CD function and optional television function. The playback device is set up to play various audio signals (for example, to play various radio stations or to play various audio sources). The playback device comprises a volume control device as described above.
Es kann vorgesehen werden, dass die Lautstärkeregelung für eine Vielzahl von Sendern (z. B. Radiosendern) im Hintergrund erfolgt, ohne dass der Nutzer die Radiosender hört. Dazu wählt das Gerät die einzelnen Sender sukzessive aus und adaptiert jeweils die Lautstärke und speichert jeweils die zugehörige Lautstärkeregelungs-Information. Bei einer späteren Wiedergabe eines Senders wird dann diese gespeicherte Information zur Regelung der Lautstärke verwendet.It may be provided that the volume control for a plurality of transmitters (eg radio stations) takes place in the background without the user hearing the radio stations. For this purpose, the device successively selects the individual transmitters and adapts the volume and stores in each case the associated volume control information. In a later playback of a transmitter then this stored information is used to control the volume.
Vorzugsweise umfasst das Wiedergabegerät mindestens zwei Rundfunk-Funkempfänger, insbesondere zwei Hörfunk-Funkempfänger oder zwei Fernseh-Funkempfänger oder einen Hörfunk-Funkempfänger und einen Fernseh-Funkempfänger. Mit dem ersten Funkempfänger kann ein vom Nutzer gewählter Sender wiedergegeben werden. Mittels des zweiten Funkempfängers kann im Hintergrund eine Einstellung der Lautstärke der Sender über die Lautstärkeregel-Vorrichtung erfolgen, wobei die jeweils zugehörige Lautstärkeregelungs-Information gespeichert wird.Preferably, the playback device comprises at least two broadcast radio receivers, in particular two radio radio receivers or two television radio receivers or one radio radio receiver and one television radio receiver. With the first radio receiver, a user-selected station can be played. By means of the second radio receiver can be done in the background adjustment of the volume of the transmitter via the volume control device, the respective associated volume control information is stored.
Die gespeicherte Laustärkeregelungs-Information kann später von einer Lautstärkeregelung genutzt werden, die dem ersten Funkempfänger zugeordnet ist. The stored volume control information may later be used by a volume control associated with the first radio receiver.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Regelung der Lautstärke verschiedener Audiosignale gerichtet. Die Merkmale des Verfahrens entsprechen den Merkmalen der vorstehend genannten Lautstärkeregel-Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Hierbei wird die Lautstärke für ein gewähltes Audiosignal automatisch geregelt. Bei Abwahl des bisher gewählten Audiosignals wird eine aktuelle Zustandsgröße der automatischen Lautstärkeregelung oder die aktuelle Lautstärke-Stellgröße in einem Speichermittel als Lautstärkeregelungs-Information gespeichert. Bei erneuter Auswahl dieses Audiosignals wird die in dem Speichermittel für das ausgewählte Audiosignal gespeicherte Lautstärken-Regelungsinformation zur Regelung oder Einstellung der Lautstärke des gewählten Audiosignals verwendet.A third aspect of the invention is directed to a method of controlling the volume of various audio signals. The features of the method correspond to the features of the above-mentioned volume control device according to the first aspect of the invention. This automatically adjusts the volume for a selected audio signal. When deselecting the previously selected audio signal, a current state variable of the automatic volume control or the current volume control variable is stored in a storage means as volume control information. Upon re-selection of this audio signal, the volume control information stored in the selected audio signal storing means is used to control or adjust the volume of the selected audio signal.
Die vorstehenden Ausführungen zur Lautstärkeregelungs-Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das Verfahren zur Regelung der Lautstärke nach dem dritten Aspekt der Erfindung.The above explanations of the volume control device according to the first aspect of the invention apply equally to the method for controlling the volume according to the third aspect of the invention.
Ein vierter Aspekt der Erfindung ist auf eine Lautstärkeeinstellungs-Vorrichtung zur Einstellung der Lautstärke mindestens zweier Audiosignale gerichtet. Die Vorrichtung umfasst eine Lautstärkeregelung zum automatischen Regeln der Lautstärke des ersten Audiosignals der mindestens zwei Audiosignale, beispielsweise eine wie vorstehend beschriebene nichtlineare Lautstärkereglung. Die Vorrichtung umfasst fernen einen zentralen Lautstärkesteller, welcher eingerichtet ist, wahlweise
- – die Lautstärke des durch die Laustärkenregelung Lautstärken korrigierten ersten Audiosignals oder
- – die Lautstärke des zweiten Audiosignals
- The volume of the first audio signal corrected by the volume control volume or
- - the volume of the second audio signal
Die Einstellung des zentralen Laustärkestellers umfasst eine manuelle Einstellkomponente und eine automatische Einstellkomponente. Die automatische Einstellkomponente kompensiert die Lautstärkenkorrektur des ersten Audiosignals durch die Lautstärkeregelung zumindest zu einem Teil oder gar gänzlich.The adjustment of the central volume dial includes a manual setting component and an automatic setting component. The automatic adjustment component compensates for the volume correction of the first audio signal by the volume control at least partially or even completely.
Wenn die Lautstärkenkorrektur der automatischen Lautstärkeregelung durch eine inverse Beeinflussung über den zentralen Laustärkeregler kompensiert, ändert sich für den Hörer die empfundene Laustärke im Fall einer Regelaktivität nicht mehr. Damit wird die Regelaktivität für den Hörer unhörbar. Der Hörer wird beim Hören des ersten Audiosignals das erste Audiosignal, wenn dieses zu leise ist, mittels der manuellen Einstellkomponente des zentralen Lautstärkereglers in seiner Lautstärke erhöhen (genauso, wie wenn keine Reglung vorhanden wäre). Im Hintergrund arbeitet jedoch der Regler, dessen langsame Lautstärkenerhöhung durch die automatische Einstellkomponente des zentralen Lautstärkenreglers kompensiert wird. Beim Umschalten auf das zweite (laute) Audiosignal ist der Lautstärkesprung im Vergleich zu einer Realisierung ohne Regelung und ohne Kompensation der Regelung im zentralen Lautstärkeregler geringer, da beim Umschalten neben der manuellen Einstellung auch die automatische Einstellung im zentralen Lautstärkenregler erhalten bleibt. Der Lautstärkesprung entspricht dann ungefähr lediglich der Differenz der Lautstärke des zweiten Audiosignals und der durch die Lautstärkeregelung korrigierten Lautstärke des ersten Audiosignals. Der Lautstärkesprung hängt damit vom Fortschritt des Regelprozesses zum Umschaltpunkt ab. Falls das zweite Audiosignal bereits der Solllautstärke entspricht und über die automatische Regelung nach ausreichender Adaptionszeit das erste Audiosignal auch auf Solllautstärke korrigiert wurde, tritt kein Lautstärkesprung beim Umschalten vom ersten auf das zweite Audiosignal auf.If the automatic volume control volume offset is compensated by an inverse influence via the central volume control, the perceived amount of volume no longer changes for the listener in the case of a control activity. This makes the rule activity inaudible to the listener. When listening to the first audio signal, the listener will increase the volume of the first audio signal when it is too quiet by using the manual volume control of the central volume control (just as if there were no control). In the background, however, operates the controller whose slow volume increase is compensated by the automatic adjustment component of the central volume control. When switching to the second (loud) audio signal, the volume jump is lower compared to a realization without control and without compensation of the control in the central volume control, because when switching next to the manual setting and the automatic setting is maintained in the central volume control. The volume jump then corresponds approximately to the difference between the volume of the second audio signal and the volume control of the corrected volume of the first audio signal. The volume jump thus depends on the progress of the control process to the switching point. If the second audio signal already corresponds to the setpoint volume and the first audio signal has also been corrected to the setpoint volume via the automatic control after a sufficient adaptation time, no volume jump occurs when switching from the first to the second audio signal.
Im Unterschied zu einer konventionellen Lautstärkeregelung ohne Kompensation im zentralen Lautstärkenregler merkt der Hörer bei dem erfindungsgemäßen Ansatz nichts von der Regelung und wird nicht fortlaufend während des Regelprozesses die Lautstärke mit dem zentralen Lautstärkeregler nachkorrigieren. Das System verhält sich für den Hörer nachvollziehbar und unkompliziert (wie ein System ohne automatische Lautstärkeregelung). Der Hörer wird nicht einmal feststellen, dass eine Adaption stattgefunden hat.In contrast to a conventional volume control without compensation in the central volume control, the listener notices anything of the regulation in the inventive approach and will not continuously correct the volume with the central volume control during the control process. The system is comprehensible to the listener and uncomplicated (like a system without automatic volume control). The listener will not even realize that an adaptation has taken place.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. In diesen zeigen:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to several embodiments. In these show:
Die Erfindung betrifft die Regelung der Lautstärke verschiedener Audiosignale. Hierbei kommt vorzugsweise ein nichtlinearer Regler mit Gedächtnis zum Einsatz. Ziel der Regelung ist ein möglichst großer Aussteuerungsbereich, die Vermeidung von Clipping und die weitestgehende Nichtbeeinflussung der Dynamik des zu korrigierenden Audiosignals.The invention relates to the regulation of the volume of various audio signals. In this case, preferably a non-linear regulator with memory is used. The aim of the control is as large a control range as possible, the avoidance of clipping and the greatest possible non-influencing of the dynamics of the audio signal to be corrected.
Jedem Audiosignal ist eine Kennung zugeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei den Audiosignalen um verschiedene Radiosender, so dass die Kennung vorzugsweise den jeweiligen Radiosender angibt. Die Audiosignale können aber auch von ganz anderen Audioquellen stammen und auch andere Kennungen aufweisen (Beispiele für derartige Kennungen sind: „DAB”, „FM”, „ZDF info”, ein CD-Hashcode, „Portabler Musikspieler”, „Multimedia changer”, Bluetooth audioprofil X, „Mobiltelefon” oder auch eine Kennung eines erkennbaren Werbeblocks innerhalb eines Radio- oder Fernsehprogramms).Each audio signal is assigned an identifier. Preferably, the audio signals are different radio stations, so that the identifier preferably indicates the respective radio station. However, the audio signals can also come from completely different audio sources and also have different identifiers (examples of such identifiers are: "DAB", "FM", "ZDF info", a CD hash code, "Portable music player", "Multimedia changer", Bluetooth audio profile X, "mobile phone" or even an identifier of a recognizable advertising block within a radio or television program).
Jedem Audiosignal ist eine Historie zugeordnet, welche Lautstärkeregelungs-Information umfasst (wie lange wurde das Audiosignal schon gehört; welche Lautstärke wurde eingestellt). Jedem Audiosignal können eigene Reglerkoeffizienten zugeordnet werden.Each audio signal has a history associated with volume control information (how long has the audio been heard, what volume has been set). Each audio signal can be assigned its own controller coefficients.
Diese Kennung kann bei jedem Audiosignal anders gewonnen werden. Die Kennung dient dazu, verschiedene Audiosignale zu unterscheiden. Selbstverständlich können Audioquellen auch zusammengefasst (etwa unterschiedliche CDs in einem CD-Wechsler) oder explizit von der Behandlung ausgenommen werden.This identifier can be obtained differently with each audio signal. The identifier is used to distinguish different audio signals. Of course, audio sources can also be combined (eg different CDs in a CD changer) or explicitly excluded from the treatment.
Im Folgenden wird als „Lautstärke” oder Lautstärkeeinstellung der Kompensationswert oder Wert des Laustärkestellers oder Multiplikator des Eingangssignals verstanden. Über die tatsächliche Lautstärke sagt dies nichts aus.In the following, the "volume" or volume setting is understood to be the compensation value or the value of the volume control or multiplier of the input signal. About the actual volume says nothing.
Wenn ein Audiosignal ausgewählt wird, wird dafür die gespeicherte Lautstärkeeinstellung verwendet, die diesem Audiosignal zugeordnet ist. Wenn ein Audiosignal verlassen wird, wird der letzte Lautstärkewert oder letzte Zustand der Regelung in Abhängigkeit der Kennung des Audiosignals abgespeichert.When an audio signal is selected, the stored volume setting associated with that audio signal is used. When an audio signal is left, the last volume value or last state of the control is stored as a function of the identifier of the audio signal.
Die automatische Lautstärkeregelung wird mit dem gewählten Audiosignal
Bei dem Regler
Der Eingriff des Reglers
Wenn das Eingangssignal
When the
Diese Funktionsweise des Reglers
Jedem Bereich
In einem Begrenzer
Bei Wechsel des Audiosignals wird Lautstärkeregelungs-Information
Es wird darauf hingewiesen, dass für eine Vielzahl von Audiosignalen, die wahlweise an dem Lautstärkeregelkreis anliegen können, die Lautstärkeregelungs-Information in dem Speichermittel
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Regler wie folgt abgestimmt sein: Die untere Grenze S2 des Headroom
Die Regelgeschwindigkeit oder Regelgewichte in den Bereichen kann wie folgt gewählt werden:
- – Headroom
13 : V3 = –30 dB pro Sekunde bei gewähltem Integrationsintervall ti = 0,1 s (wenn die Aussteuerung des Regler-Eingangssignals 7 mindestens einmalim Headroom 13 liegt, wird geregelt); - – Arbeitsbereich
12 : V2 = 0 dB pro Sekunde (der Regler ist dann passiv und der Stellwert wird eingefroren); - – Adaptionsbereich
11 : V1 = 0,02 dB pro Sekunde (eine zeitdiskrete Steuerung mit 1-dB-Schritten alle 50 s ist auch möglich); - – Nullsignalbereich
10 : V0 = 0 dB pro Sekunde (der Regler ist passiv; es erfolgt keine Regelung und der Stellwert wird eingefroren).
- - Headroom
13 : V3 = -30 dB per second with selected integration interval ti = 0.1 s (when the modulation of thecontroller input signal 7 at least once in theheadroom 13 is settled, is regulated); - - Workspace
12 : V2 = 0 dB per second (the controller is then passive and the control value is frozen); - - Adaptation range
11 : V1 = 0.02 dB per second (discrete-time control with 1 dB increments every 50 s is also possible); - - zero signal range
10 : V0 = 0 dB per second (the controller is passive, there is no control and the control value is frozen).
Die Regelung kann zusätzlich partiell linear, also proportional, einer Regelabweichung von einem Sollwert erfolgen. Zu diesem Zweck ist in
Das Regelverfahren kann auch verschiedene zeitliche Phasen durchlaufen: die Regelzeit kann in der Initialphase (beispielsweise bei der ersten Auswahl des neuen Audiosignals bis zum Zeitraum von 1 Minute) gegenüber der darauf folgenden Phase verkürzt werden. Die Verkürzung der Regelzeit kann über eine zeitabhängige Auslegung der Regelparameter V0, V1, V2, V3, P, I und L erfolgen. Generell können sämtliche Parameter der Regelung eine Funktion der Zeit sein.The control process can also run through different time phases: the control time can be shortened in the initial phase (for example, at the first selection of the new audio signal up to the period of 1 minute) compared to the subsequent phase. The shortening of the control time can take place via a time-dependent design of the control parameters V0, V1, V2, V3, P, I and L. In general, all the parameters of the control can be a function of time.
Das vorstehend beschriebene Konzept kann bei Mehrkanalquellen ebenso wie bei Einkanalquellen angewendet werden. In einer speziellen Form können damit auch dauerhaft Unterschiede zwischen etwa dem linken oder rechten Kanal ausgeglichen werden. Eine etwa durch die Sendeanstalt falsch aufgeschaltete Quelle (beispielsweise wenn der rechte AudioKanal leiser aufgeschaltet wird als der linke Kanal) kann gezielt ausgepegelt werden, um eine ausgewogene Lautstärkeverteilung zu erreichen. The concept described above can be applied to multi-channel sources as well as single-channel sources. In a special form, it is also possible to permanently compensate for differences between the left or right channel, for example. For example, a source incorrectly switched on by the broadcaster (for example, if the right audio channel is turned on quieter than the left channel) can be selectively leveled out in order to achieve a balanced volume distribution.
Grundsätzlich ist das in der Anmeldung beschriebene Regelungskonzept nicht nur auf Audio beschränkt. Ebenfalls können z. B. die Farbanteile eines Videosignals mit dieser Methode auf einen bestimmten Sättigungsbereich eingepegelt werden.Basically, the control concept described in the application is not limited to audio only. Also z. B. the color components of a video signal are leveled with this method to a certain saturation range.
Das Konzept kann auch frequenzselektiv angewendet werden, beispielsweise um Musikstücke in ein gewünschtes Klangprofil zu transponieren (z. B. den Bassanteil).The concept can also be used in a frequency-selective manner, for example to transpose pieces of music into a desired sound profile (for example the bass part).
Das Konzept kann mit allen heute üblichen Audio-Funktionen kombiniert werden kann, da diese typischerweise nach der Quellenkorrektur angewendet werden. Fading, Klangregelungen und dergleichen werden durch das Verfahren typischerweise nicht beeinflusst.The concept can be combined with all common audio functions today, as these are typically used after source correction. Fading, tone controls and the like are typically unaffected by the method.
Die automatische Regelung kann zentral (etwa im zentralen Audiomanagement) oder dezentral (z. B. in einer Settop-Box) ausgeführt sein.The automatic control can be executed centrally (for example in central audio management) or decentrally (for example in a set-top box).
Bei dem in
Die Vorrichtung umfasst eine Lautstärkeregelung
Es kann vorgesehen sein, dass die Lautstärkeregelung
Ferner ist ein zentraler Lautstärkesteller
Der zentrale Lautstärkesteller
Die Einstellung (hier der Multiplikator des Multiplizierers
Die automatische Einstellkomponente ea wird so gewählt, dass diese die Lautstärkenkorrektur des ersten Audiosignals
Wenn die Lautstärkenkorrektur der automatischen Lautstärkeregelung
Im Unterschied zu einer konventionellen Lautstärkeregelung ohne Kompensation im zentralen Lautstärkenregler merkt der Hörer bei dem erfindungsgemäßen Ansatz nichts von der Regelung und muss nicht fortlaufend während des Regelprozesses die Lautstärke mit dem zentralen Lautstärkeregler
Nachfolgend wird die Einstellung der Lautstärke gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung anhand dreier Tabellen veranschaulicht.In the following, the adjustment of the volume according to the fourth aspect of the invention is illustrated by means of three tables.
Die erste Tabelle 1 zeigt ein konventionelles Szenario aus dem Stand der Technik, bei dem ein konventioneller zentraler Lautstärkesteller verwendet wird, der wahlweise zur Einstellung des ersten Audiosignals
Die ersten drei Spalten in Tabelle 1 geben die Zeit (beispielsweise in Sekunden), die jeweilige Lautstärke des zweiten Audiosignals
Gemäß Tabelle 1 führt der Benutzer keine manuelle Änderung der Lautstärke am zentralen Lautstärkeregler durch, da die gewünschte Lautstärke und die Ist-Lautstärke übereinstimmen. Zum Zeitpunkt t = 6 wird auf das erste Audiosignal
Tabelle 2 zeigt wieder ein Szenario aus dem Stand der Technik ohne Lautstärkeregelung. Im Unterschied zu dem in Tabelle 1 dargestellten Szenario haben in Tabelle 2 beide Audiosignal-Quellen eine unterschiedliche Grundlautstärke. Zum Zeitpunkt t = 6 wird vom lauten zweiten Audiosignal
Tabelle 3 zeigt ein beispielhaftes Szenario mit automatischer Lautstärkeregelung für das erste Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 1 stellt der Regler für das leise erste Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 6 schaltet der Benutzer auf das erste Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 11 entspricht die Ist-Lautstärke der gewünschten Lautstärke. Im Unterschied zu Tabelle 2 hat in Tabelle 3 der Benutzer die Lautstärke nicht ganz so stark manuell verändern müssen (vgl. 23,75 in Tabelle 3 mit 25 in Tabelle 2). Dies liegt an der automatischen Lautstärkeerhöhung bis zum Zeitpunkt des Umschaltens auf das erste Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 17 wird wieder auf das zweite Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 23 entspricht die Ist-Lautstärke wieder der gewünschten Lautstärke. Trotzdem erhöht im Hintergrund (der Benutzer hört momentan das zweite Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 27 schaltet der Nutzer wieder auf das erste Audiosignal
Zum Zeitpunkt t = 32 schaltet der Benutzer auf das zweite Audiosignal
Ab dem Zeitpunkt t = 101 ist der Pegel des ersten Audiosignals
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, wird der Benutzer bei dem hier dargestellten Konzept nicht durch eine sukzessive Lautstärkeänderung der automatischen Lautstärkeregelung gestört, obwohl die automatische Lautstärkeregelung für den Benutzer in nicht hörbarer Weise arbeitet. Der Benutzer merkt nicht, dass die Laustärkeregelung arbeitet, da entweder das erste Audiosignal
Wie vorstehend beschrieben, löst die Erfindung das Problem großer und dauerhafter Lautstärkeunterschiede verschiedener Audiosignale, beispielsweise im Kraftfahrzeug. Durch die Erfindung können systematische Abweichungen im Audiosignal ausgeglichen werden, vorzugsweise werden dabei momentane inhaltsspezifische Abweichungen kaum oder überhaupt nicht ausgeglichen. Durch eine quellenselektive adaptive Auslegung kann nach einer Einschwingzeit ein gleichmäßiges Klangniveau/-bild erreicht werden. Es entsteht so ein hoher Nutzungskomfort. Wie im Zusammenhang mit
Abschließend wird angemerkt, dass die erfindungsgemäßen Konzepte vorstehend anhand einer automatischen Lautstärkeregelung mit Rückkkoppelschleife erläutert wurden. Statt einer automatischen Verstärkungsregelung mit Rückkoppelschleife kann aber auch eine automatische Verstärkungsregelung mit Vorwärtskopplung verwendet werden (Feed-Forward-Regelung). Hierbei wird die Lautstärke-Stellgröße zur Lautstärkenkorrektur typischerweise ausgehend von einer Pegelmessung (beispielsweise Spitzenwert-Messung) des nicht Lautstärken korrigierten Audiosignals ermittelt.Finally, it is noted that the inventive concepts have been explained above with reference to an automatic volume control with feedback loop. Instead of an automatic gain control with feedback loop but also an automatic gain control with feedforward can be used (feed-forward control). In this case, the volume control variable for volume correction is typically determined on the basis of a level measurement (for example, peak value measurement) of the audio signal which has not been corrected in terms of volume.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10324964 A1 [0007] DE 10324964 A1 [0007]
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