-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Mikrofonsystem, das zumindest eine Mikrofonvorrichtung aufweist, die über einen Kommunikationsbus mit einer zentralen Recheneinrichtung verbunden ist. Jede Mikrofonvorrichtung weist zumindest zwei Mikrofone zum Erfassen eines Schaltsignals in dem Kraftfahrzeug auf. Über den Kommunikationsbus werden die Mikrofonsignale aller Mikrofonvorrichtungen in der Recheneinrichtung zusammengeführt.
-
Aus der
DE 10 2010 034 237 A1 ist ein ähnliches Mikrofonsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, das eine Mehrzahl von im Kraftfahrzeug verteilten Mikrofoneinrichtungen umfasst. Die Mikrofoneinrichtungen sind über ein Bussystem mit der Head-Unit des Kraftfahrzeugs verbunden. Jede der Mikrofoneinrichtungen umfasst jeweils ein Mikrofoncluster mit drei einzelnen Mikrofonkapseln. Die PDM-Signale (PDM – Puls-Dichte-Modulation) der Mikrofonkapseln werden durch einen Signalwandler zu PCM-Signalen (PCM – Puls-Code-Modulation) gewandelt. Für die Buskommunikation weisen die Mikrofoneinrichtung jeweils einen Buscontroller auf. Bei dem Bussystem handelt es sich um ein synchrones MOST-Bussystem, das zwei optische Leiter in Ringstruktur aufweist. Die Signale der Mikrofonkapseln des Mikrofonclusters jeder Mikrofoneinrichtung sollen zu einem Beamforming-Signal kombiniert werden können. Um bei den einzelnen Mikrofoneinrichtungen die Signale der Mikrofonkapseln des jeweiligen Mikrofonclusters zeitlich genau aufeinander abstimmen zu können, wie es für das Beamforming notwendig ist, werden die Schaltungskomponenten eines Mikrofonclusters mit einem gemeinsamen Clock-Signal versorgt.
-
Aus der
DE 10 2011 008 555 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Verfahren ermöglicht, eine Richtcharakteristik einer Mikrofonvorrichtung zwischen einer Nierencharakteristik und einer Kugelcharakteristik umzuschalten, je nachdem, ob in den Mikrofonsignalen auch Windgeräusche enthalten sind.
-
Für den Fall, dass in einem Kraftfahrzeug mehrere Mikrofonvorrichtungen vorgesehen sind, ist das Überprüfen der Mikrofonsignale auf Windgeräusche in jeder der Mikrofonvorrichtungen mit einem entsprechend großen Schaltungsaufwand verbunden, was das Kraftfahrzeug in der Herstellung unerwünscht aufwendig in Bezug auf die zu verwendenden Schaltungskomponenten und die Herstellungskosten macht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Kraftfahrzeug ein Mikrofonsystem mit adaptiver Richtcharakteristik zum Erfassen eines Schallsignals, also beispielsweise einen Sprachschall eines Fahrzeuginsassen, bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
-
Eine bevorzugte Form der Erzeugung eines digitalen Nutzsignals aus dem Schallsignal im Kraftfahrzeug ist durch ein Verfahren realisiert, das zur Erfindung gehört und das hier zunächst erläutert wird, um einen Überblick über die einzelnen durch die Erfindung bereitgestellten Komponenten zu geben. Gemäß dem Verfahren wird durch eine Mikrofonvorrichtung das Schallsignal mit zumindest zwei Mikrofonen erfasst und aus den Mikrofonsignalen der Mikrofone ein digitales Ausgangssignal erzeugt, das jedes Mikrofonsignal einzeln enthält, z. B. in Form eines Zeit-Multiplexing. Das Ausgangssignal wird über einen Kommunikationsbus als Bussignal zu einer zentralen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen. Durch eine Audioverarbeitungseinrichtung in der Recheneinrichtung wird aus dem Ausgangssignal durch Überlagern der darin enthaltenen Mikrofonsignale ein digitales Nutzsignal mit einer vorbestimmten Array-Richtcharakteristik erzeugt und dieses Nutzsignal an ein Gerät des Kraftfahrzeugs ausgegeben, welches das Nutzsignal nutzt. Beispielsweise kann es sich bei dem Gerät um ein Telefon oder um eine Spracherkennungseinrichtung handeln.
-
Durch die Recheneinrichtung wird auch überprüft, ob das Ausgangssignal ein vorbestimmtes Qualitätskriterium verletzt, ob also beispielsweise ein Geräusch, insbesondere ein Windgeräusch oder ein Kratzgeräusch, an zumindest einem der Mikrofone, z. B. an einer Schaumstoffhülle oder einem Filz, entstanden ist. Gegebenenfalls wird ein vorbestimmter Steuerbefehl über den Kommunikationsbus zurück an die Mikrofonvorrichtung ausgesendet. Der Steuerbefehl bewirkt, dass durch die Mikrofonvorrichtung in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl zumindest eines der Mikrofone ausgeschaltet wird, wobei aber zumindest eines der Mikrofone eingeschaltet bleibt. Hierbei wird aber nun von der Audioverarbeitungseinrichtung der zentralen Recheneinrichtung weiter durch Überlagern der in dem Ausgangssignal enthaltenen Mikrofonsignale das Nutzsignal aus allen Mikrofonsignalen erzeugt. Indem nun das Mikrofonsignal des ausgeschalteten Mikrofons ein Nullsignal ist, ergibt sich hierbei eine veränderte Array-Richtcharakteristik, die eine verringerte Richtcharakteristik aufweist, so dass sich das erkannte Geräusch in dem Nutzsignal weniger auswirkt.
-
Durch die Erfindung ist auch für das ebene beschriebene Kraftfahrzeugmikrofonsystem eine Mikrofonvorrichtung zum Erfassen eines Schallsignals in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt, die an den genannten Kommunikationsbus angeschlossen werden kann. Bei der Mikrofonvorrichtung sind beispielsweise in einem gemeinsamen Modulgehäuse zumindest zwei Mikrofone bereitgestellt, also beispielsweise zwei Mikrofonkapseln. Jedes der Mikrofone ist dazu ausgelegt, das genannte Schallsignal mit einer vorbestimmten Mikrofon-Richtcharakteristik zu empfangen und in ein elektrisches Mikrofonsignal zu wandeln. Die Mikrofone sind an eine Verarbeitungsschaltung angeschlossen, die dazu ausgelegt ist, jedes Mikrofonsignal zu verarbeiten und hierdurch ein digitales Ausgabesignal zu erzeugen, welches jedes Mikrofonsignal einzeln enthält. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, zunächst jedes Mikrofonsignal mittels eines Analog-Digital-Wandlers zu digitalisieren und anschließend ein Zeitmultiplex-Ausgabesignal zu erzeugen. Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung eine Ankoppeleinheit bereitgestellt, mittels welcher die Mikrofonvorrichtung an einen Kommunikationsbus angeschlossen werden kann. Die Ankoppeleinheit weist hierzu eine Busschnittstelle zum Anschließen der Vorrichtung an einen Kommunikationsbus auf und ist dazu ausgelegt, das genannte Ausgabesignal über den Kommunikationsbus auszusenden. Mit anderen Worten ist die Mikrofonvorrichtung also beispielsweise aus einer Platine aufgebaut, die in einem Modulgehäuse angeordnet ist und auf welcher zumindest zwei Mikrofonkapseln und eine beispielsweise aus diskreten Bauelementen und/oder integrierten Schaltkreisen aufgebaute Verarbeitungsschaltung und Ankoppeleinheit angeordnet sind. Mittels des Modulgehäuses kann die Mikrofonvorrichtung beispielsweise an einem Dachhimmel oder an einem Sicherheitsgurt des Kraftfahrzeugs befestigt sein.
-
Erfindungsgemäß ist nun zum Steuern einer Richtcharakteristik vorgesehen, dass die Ankoppeleinheit dazu ausgelegt ist, über den Kommunikationsbus nicht nur das Ausgabesignal auszusenden, sondern auch zumindest einen vorbestimmten Steuerbefehl zu empfangen. Empfangene Steuerbefehle werden von der Ankoppeleinheit an eine Steuereinrichtung der Verarbeitungsschaltung ausgegeben. Diese Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuerbefehl die Verarbeitungsschaltung zwischen einem ersten Verarbeitungsmodus und einem zweiten Verarbeitungsmodus umzuschalten. Die beiden Verarbeitungsmodi unterscheiden sich dadurch, dass sich das Ausgabesignal in Abhängigkeit davon verändert, ob es im ersten oder im zweiten Verarbeitungsmodus erzeugt worden ist. Mit anderen Worten lässt sich also die erfindungsgemäße Mikrofonvorrichtung von außerhalb über den Kommunikationsbus mittels vorbestimmter Steuerbefehle dahingehend steuern, dass die in dem Ausgabesignal enthaltenen Mikrofonsignale verändert sind. Beispielsweise kann eines der Mikrofonsignale skaliert sein, gelöscht sein, also zu Null gesetzt sein, oder es können die Mikrofonsignale vertauscht sein.
-
Durch die erfindungsgemäße Mikrofonvorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass durch Umschalten zwischen den Verarbeitungsmodi die nachgeschaltete Audioverarbeitungseinrichtung unverändert bleiben kann und dennoch das von der Audioverarbeitungseinrichtung erzeugte Nutzsignal unterschiedliche Richtcharakteristiken aufweisen kann, je nachdem in welchem Verarbeitungsmodus sich die Mikrofonvorrichtung befindet.
-
Entsprechend gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit dem eingangs beschriebenen Mikrofonsystem, welches zumindest eine Mikrofonvorrichtung, wie oben beschrieben, einen Kommunikationsbus sowie eine zentrale Recheneinrichtung aufweist. Über den Kommunikationsbus ist die zumindest eine Mikrofonvorrichtung als periphere Schallerfassungseinrichtung mit der zentralen Recheneinrichtung verbunden, welche über den Kommunikationsbus das Ausgangssignal jeder Mikrofonvorrichtung empfängt. In der zentralen Recheneinrichtung wird jeweils überprüft, ob das Ausgangssignal ein vorbestimmtes Qualitätskriterium verletzt, also insbesondere verrauscht ist. In diesem Fall, wenn also die Qualität gemäß dem Qualitätskriterium als ungenügend eingestuft wird, erzeugt die Recheneinrichtung einen Steuerbefehl, den sie über den Kommunikationsbus an die Mikrofonvorrichtung aussendet, so dass in der Mikrofonvorrichtung der Verarbeitungsmodus wechselt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass in der Recheneinrichtung selbst eine Audioverarbeitung der einzelnen, in dem Ausgangssignal jeder Mikrofonvorrichtung enthaltenen Mikrofonsignale nicht verändert werden muss und dennoch die Audioverarbeitung aufgrund des umgeschalteten Verarbeitungsmodus ein anderes Ergebnis erzeugt. Hierdurch kann in vielen Fällen in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die ungenügende Qualität des Ausgangssignals der Mikrofonvorrichtung durch die sich in der Recheneinrichtung ergebende veränderte Verarbeitung kompensiert wird.
-
So sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs vor, dass durch die Audioverarbeitungseinrichtung der Recheneinrichtung, also beispielsweise ein Programmmodul, aus jedem Ausgangssignal jeweils durch Überlagern der darin enthaltenen Mikrofonsignale ein digitales Nutzsignal mit einer vorbestimmten Array-Richtcharakteristik erzeugt wird. Mit anderen Worten werden durch Kombinieren der Mikrofonsignale einer Mikrofonvorrichtung deren Mikrofone als ein Mikrofonarray betrieben und entsprechend ein Beamforming durch Überlagern, insbesondere gewichtetes Überlagern, der Mikrofonsignale bewirkt. Überlagern bedeutet hier insbesondere das Addieren von Mikrofonsignalen. In bevorzugter Ausführungsform wird als die Array-Richtcharakteristik aus dem Mikrofonsignal ein Nutzsignal mit einer Nierencharakteristik erzeugt.
-
Bei der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung ist vorgesehen, dass sich die Verarbeitungsmodi insbesondere in folgender Weise unterscheiden. Im ersten Verarbeitungsmodus ist jedes Mikrofon eingeschaltet und erzeugt ein zeitveränderliches Mikrofonsignal. Entsprechend ist im zweiten Verarbeitungsmodus von den Mikrofonen zumindest eines ausgeschaltet und zumindest eines weiterhin eingeschaltet. Das ausgeschaltete Mikrofon erzeugt ein jeweiliges konstantes Nullsignal. Mit anderen Worten kann eine Spannungsversorgung des auszuschaltenden Mikrofons hierzu unterbrochen oder das elektrische Mikrofonsignal des Mikrofons verworfen werden. Das Nullsignal kann gegebenenfalls noch das Rauschen eines Analog-Digital-Wandlers aufweisen und dennoch ein Nullsignal im Sinne der Erfindung sein. Durch diese Weiterbildung der Mikrofonvorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass das Ausgabesignal stets die selbe Anzahl von Ausgangskanälen, nämlich einen Kanal für jedes Mikrofonsignal, aufweisen kann und deshalb immer in die gleiche Audioverarbeitungseinrichtung in der Recheneinrichtung eingespeist werden kann. Wird durch die Audioverarbeitungseinrichtung der beschriebenen Weise ein Nutzsignal mit einer bestimmten Array-Richtcharakteristik durch Überlagern der Mikrofonsignale erzeugt, so wird durch Ausschalten einzelner Mikrofone diese Überlagerung weiterhin durchgeführt und es ergibt sich von selbst ein Nutzsignal mit einer veränderten Array-Richtcharakteristik. Mit anderen Worten gibt in der zentralen Recheneinrichtung die Audioverarbeitungseinrichtung ein Nutzsignal mit einer Richtcharakteristik aus, die von dem jeweils aktiven Verarbeitungsmodus in der Verarbeitungsschaltung der peripheren Mikrofonvorrichtung abhängig ist. Die Audioverarbeitungseinrichtung in der zentralen Recheneinrichtung selbst muss dabei nicht umgeschaltet werden.
-
Besonders bevorzugt ist hierbei, dass bei der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung im ersten Verarbeitungsmodus alle Mikrofone eingeschaltet sind und im zweiten Verarbeitungsmodus nur ein einziges, vorbestimmtes Mikrofon ausgeschaltet ist. Die Mikrofonvorrichtung weist in diesem Fall noch weitere Verarbeitungsmodi auf, in welchen jeweils ein anderes der Mikrofone der Mikrofonvorrichtung ausgeschaltet und alle übrigen Mikrofone eingeschaltet sind. Es sind dann entsprechend viele Steuerbefehle bereitgestellt, so dass zum Umschalten in den zweiten und in den zumindest einen weiteren Verarbeitungsmodus jeweils ein eigener Steuerbefehl vorgesehen ist. Durch die Steuerbefehle kann dann gezielt jeweils eines der Mikrofone der Mikrofonvorrichtung ausgeschaltet werden, wobei die übrigen Mikrofone eingeschaltet sind. So kann gezielt ein Mikrofon ausgeschaltet werden, an welchem besonders starke Windgeräusche entstehen.
-
Besonders vorteilhaft ist es bei der Mikrofonvorrichtung, wenn jedes Mikrofon als Mikrofon-Charakteristik eine Kugelcharakteristik aufweist. Eine Kugelcharakteristik ist besonders robust gegen den Einfluss von Windgeräuschen oder Kratzgeräuschen am Mikrofon. Zugleich lassen sich Mikrofonsignale mehrerer Mikrofone, von denen jedes eine Kugelcharakteristik aufweist, besonders günstig zu anderen Array-Mikrofoncharakteristiken kombinieren.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Mikrofonvorrichtung genau zwei Mikrofone aufweist. Durch Einschalten beider Mikrofone, wie es im ersten Verarbeitungsmodus vorgesehen ist, kann durch das Kombinieren der Mikrofonsignale beider Mikrofone eine Nierencharakteristik erzeugt werden. Indem man eines der Mikrofone ausschaltet, also in den zweiten Verarbeitungsmodus umschaltet, ergibt sich automatisch auch bei einer Kombination der Mikrofonsignale die Mikrofon-Richtcharakteristik des noch eingeschalteten Mikrofon-Richtcharakteristik des noch eingeschalteten Mikrofons, also beispielsweise eine Kugelcharakteristik.
-
Wie bereits ausgeführt, findet die Überlagerung der Mikrofonsignale einer jeden Mikrofonvorrichtung nicht in der Mikrofonvorrichtung selbst, sondern erfindungsgemäß in einer zentralen Recheneinrichtung statt, also beispielsweise in einem Infotainmentsystem oder in einer Head-Unit des Kraftfahrzeugs.
-
Zum Umschalten zwischen den Verarbeitungsmodi und damit zum Verändern der Array-Richtcharakteristik, wie sie das von der Audioverarbeitungseinrichtung in der zentralen Recheneinrichtung erzeugte Nutzsignal aufweisen kann, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die zentrale Recheneinrichtung als das genannte Qualitätskriterium überprüft, ob in dem Ausgangssignal, also in beispielsweise einem der Mikrofonsignale, ein Pegel eines vorbestimmten Geräuschs, etwa eines Windgeräuschs, kleiner als ein vorbestimmter Maximalpegel ist. Wird dieses Qualitätskriterium verletzt, bedeutet dies, dass das Geräusch, also etwa das Windgeräusch oder Kratzgeräusch am Mikrofon, den Maximalpegel aufweist oder sogar diesen übersteigt. Bei Verletzung des Qualitätskriteriums wird ein Steuerbefehl ausgesendet, welcher in der Mikrofonvorrichtung von dem ersten Verarbeitungsmodus, in welchem ja alle Mikrofone eingeschaltet sind, weggeschaltet, also in einen der anderen Verarbeitungsmodi umgeschaltet. Damit enthält das Ausgangssignal dieser Mikrofonvorrichtung zumindest ein Nullsignal des abgeschalteten Mikrofons und weiterhin unverändert ein Mikrofonsignal eines eingeschalteten Mikrofons. Hierdurch ändert sich beim Bilden oder Erzeugen des Nutzsignals beim Überlagern der Mikrofonsignale die Richtcharakteristik, insbesondere wird die Richtwirkung verringert, so dass ein Geräusch, insbesondere ein Windgeräusch, sich weniger stark in dem Nutzsignal niederschlägt. Eine in dem Nutzsignal enthaltende Signalleistung des Geräuschs ist in dem anderen Verarbeitungsmodus kleiner als im ersten Verarbeitungsmodus. Hierbei kann vorgesehen sein, dass probeweise zu vorbestimmten Zeitpunkten wieder der erste Verarbeitungsmodus aktiviert wird, um zu überprüfen, ob das Geräusch noch vorhanden ist.
-
Bei einer anderen Ausführungsform ist ein manuelles Umschalten vorgesehen, indem ein Betätigungselement den Steuerbefehl betätigungsabhängig erzeugt und über den Kommunikationsbus an die Mikrofonvorrichtung aussendet.
-
Als besonders bevorzugte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ankoppeleinheit der Mikrofonvorrichtung dazu ausgelegt ist, das Bussignal gemäß dem A2B-Busstandard zu erzeugen. Dieser Busstandard ermöglicht es, über eine ungeschirmte Twisted-pair-Busleitung ein Zeitmultiplexsignal mit einer ausreichend hohen Bandbreite für die Übertragung mehrerer Mikrofonsignale zu übertragen.
-
Die Mikrofonvorrichtung kann auch kraftfahrzeugunabhängig z. B. in einem Konzert/Studio und bei der Bühnentechnik eingesetzt werden, wo man die Richtcharakteristik im Bedarfsfalls z. B. manuell umschalten können möchte.
-
Zusätzlich oder alternativ zum Ein- und Ausschalten eines Mikrofons mittels des Steuerbefehls über den Kommunikationsbus kann auch über den Kommunikationsbus bei der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung ein Dämpfer und/oder ein Filter und/oder eine Übertragungscharakteristik einer mikrofonsignalverarbeitenden Schaltung, die in der Mikrofonvorrichtung integriert ist, in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl geschaltet werden.
-
Im Folgenden ist ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Hierzu zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und
-
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung, wie sie in dem Kraftfahrzeug von 1 eingebaut sein kann.
-
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In 1 ist in einer Draufsicht ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Zur besseren Orientierung ist die Lage von Rädern 12 und Kraftfahrzeugtüren 14 angedeutet. Bei dem Kraftfahrzeug 10 befindet sich in einem vorderen Teil beispielsweise in einer Mittelkonsole oder unter einem Armaturenbrett B eine Head-Unit 16, durch die beispielsweise ein Infotainmentsystem bereitgestellt sein kann. Die Head-Unit 16 stellt eine zentrale Recheneinrichtung dar. Die Head-Unit 16 kann beispielsweise ein Telefoniemodul, etwa ein UTMS-Modul oder LTE-Modul, aufweisen. Die Head-Unit 16 kann auch ein Spracherkennungsmodul umfassen. Dieses kann beispielsweise als Programmmodul bereitgestellt sein.
-
Um für eine Telefonie oder eine Spracherkennung ein Sprachsignal eines Insassen des Kraftfahrzeugs 10 erfassen zu können, können beispielsweise in einem Dachhimmel des Kraftfahrzeugs 10 Mikrofonvorrichtungen 18 angeordnet sein. Die Mikrofonvorrichtungen 18 können beispielsweise über einem Fahrersitz 22, einem Beifahrersitz 24 und einer Rückbank 26 angeordnet sein. Bei den Mikrofonvorrichtungen 18 kann es sich um jeweils eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofonvorrichtung handeln. Jede Mikrofonvorrichtung 18 umfasst mehrere Mikrofone, insbesondere genau zwei Mikrofone, die über eine gemeinsame Leiterplatine miteinander verschaltet sind. Der genaue Aufbau jeder Mikrofonvorrichtung 18 ist im Zusammenhang mit 2 weiter unten näher erläutert.
-
Die Mikrofonvorrichtungen 18 sind verhältnismäßig klein und können daher problemlos z. B. in den Dachhimmel integriert sein. Die Mikrofonvorrichtungen 18 erzeugen digitale Ausgabesignale, in denen Mikrofonsignale jedes Mikrofons der jeweiligen Mikrofonvorrichtung enthalten sind und die über eine gemeinsame, einzelne Busleitung 28 mit einer Empfangseinheit 30 der Head-Unit 16 gesendet werden. Bei der Busleitung 28 kann es sich beispielsweise um eine ungeschirmte Twisted-pair-Leitung handeln. Bei der Empfangseinheit 30 kann es sich beispielsweise um eine A2B-Empfangsschaltung handeln, wie sie im Handel erhältlich ist.
-
Über die Busleitung 28 können die Mikrofonvorrichtungen 18 jeweils ihr als Bussignal in einem Zeitmultiplex-Verfahren in jeweils zugeordneten Zeitschlitzen abschnittsweise an die Empfangseinheit 30 übertragen. Die Mikrofonvorrichtungen 18 weisen hierzu eine eigene Schnittstellenschaltung auf, welche eine Ankoppeleinheit bildet und die für das Einfügen der jeweiligen eigenen digitalen Mikrofonsignale in das Zeitmultiplex-Signal ausgelegt ist. Die Mikrofonsignale eine Mikronfonvorrichtung 18 bilden zusammen ein mehrkanaliges Ausgangssignal A der Mikrofonvorrichtung 18.
-
Im Folgenden ist der Aufbau einer einzelnen der Mikrofonvorrichtungen 18 genauer anhand von 2 erläutert. Alle Mikrofonvorrichtungen 18 können in derselben Weise ausgestaltet sein.
-
2 zeigt hierzu eine einzelne der Mikrofonvorrichtungen 18. Die Mikrofonvorrichtung 18 kann zwei Mikrofonkapseln 32, 34 aufweisen. Jede Mikrofonkapsel 32 kann in bekannter Weise eine Mikrofon-Richtcharakteristik 32', 34' aufweisen, bei der es sich jeweils um eine Kugelcharakteristik handeln kann. In 2 sind die Mikrofon-Richtcharakteristiken 32', 34' durch gestrichelte Linien veranschaulicht, welche eine richtungsabhängige Verstärkung oder Dämpfung eines auf die Mikrofonvorrichtung 18 auftreffenden Schalls oder Schallsignals 36 veranschaulichen. Das Schallsignal 36 trifft im Inneren jeder Mikrofonkapsel 32, 34 auf eine (nicht dargestellte) Mikrofonmembran. Eine Treiberschaltung 38 erzeugt bei einer Bewegung der Mikrofonmembran in an sich bekannter Weise ein jeweiliges elektrisches Mikrofonsignal M1, M2. Die Treiberschaltung 38 kann auch eine Digitalisierungsschaltung 40 umfassen, mittels welcher das analoge Signal der Membranbewegung in ein digitales Audiosignal, beispielsweise ein I2S-Signal, PDM-Signal oder PCM-Signal, umgewandelt wird. Für die Realisierung einer entsprechenden Wandlerschaltung kann auf bekannte Technologien zurückgegriffen werden. Die Treiberschaltung 38 stellt eine Verarbeitungsschaltung im Sinne der Erfindung dar.
-
Die Treiberschaltung 38 überträgt ein digitales Ausgangssignal A, welches die beiden Mikrofonsignale M1, M2 repräsentiert, an eine Schnittstellenschaltung 42, über welche die Treiberschaltung 38 mit der Busleitung 28 elektrisch verbunden ist.
-
Das Ausgangssignal A wird über die Busleitung 28 an die Head-Unit 16 übertragen. In der Head-Unit 16 kann sich eine Audiosignalverarbeitungseinrichtung 44 befinden. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 44 kann aus dem Ausgangssignal A die Mikrofonsignale M1, M2 rekonstruieren und beispielsweise durch eine gewichtete Überlagerung der Mikrofonsignale M1, M2 ein Summensignal G bilden, das von allen Mikrofonsignalen M1, M2 abhängig ist. Das Summensignal G stellt ein Array-Signal dar, wobei das Mikrofonarray 48 aus den Mikrofonkapseln 32, 34 der Mikrofonvorrichtung 38 gebildet ist. Das Summensignal G weist eine Richtcharakteristik 50 auf, die beispielsweise eine Nierencharakteristik sein kann. Die richtungsabhängige Verstärkung und Dämpfung des Mikrofonarrays 48, das heißt die nierenförmige Richtcharakteristik bezüglich des einfallenden Schalls 36 ist in 2 ebenfalls veranschaulicht.
-
Eine Überwachungseinrichtung
52 der Head-Unit
16 empfängt ebenfalls das Ausgangssignal A von der Empfangseinheit
30. Die Überwachungseinrichtung
52 kann beispielsweise ein Softwaremodul der Head-Unit
16 sein. Die Überwachungseinrichtung
52 überprüft in einer an sich bekannten Weise, ob in dem Ausgangssignal A einer Mikrofonvorrichtung
18 eine Signalleistung eines unerwünschten vorbestimmten Geräuschs, insbesondere eines Windgeräuschs, vorhanden ist. Ein Algorithmus zum Erkennen eines Geräuschs ist beispielsweise aus der eingangs genannten Druckschrift
DE 10 2011 008 555 A1 bekannt.
-
Über die Busleitung 28 können Busdaten bidirektional übertragen werden. Dies ist insbesondere mit dem A2B-Bus möglich. Damit können die Mikrofonvorrichtungen 18 nicht nur ihr jeweiliges Ausgangssignal A an die Head-Unit 16 senden, sondern auch von dieser Steuerbefehle S empfangen. Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist es entsprechend ermöglicht, dass eine Steuerung der Mikrofoncharakteristik über das digitale Bussystem mit der Busleitung 28 realisiert ist. In jeder Mikrofonvorrichtung 18 können zwei einzelne Mikrofonkapseln 32, 34 verbaut sein, die eine jeweilige einzelne Mikrofon-Richtcharakteristik 32', 34', also beispielsweise eine Kugelcharakteristik, aufweisen können. Durch das Überlagern der Mikrofonsignale M1, M2 durch die Audioverarbeitungseinrichtung 44 kann eine Nierencharakteristik 50 generiert werden. Da aber die einzelnen Kugelcharakteristiken 32', 34' insbesondere gegen Windgeräusche unempfindlicher sind als eine Nierencharakteristik 50, wird durch die Überwachungseinrichtung 52 detektiert, wann Wind an einer der Mikrofonkapseln 32, 34 oder insgesamt an der Mikrofonvorrichtung 18 vorliegt und es findet dann eine Umschaltung statt. Hierzu sendet die Überwachungseinrichtung 52 einen Steuerbefehl S über die Busleitung 28 an eine Steuereinrichtung 54 der Treiberschaltung 38. Die Steuereinrichtung 54 kann beispielsweise einen integrierten Schaltkreis (IC), wie beispielsweise einen ASIC (Application Specific IC) aufweisen. Durch den Steuerbefehl S wird die Steuereinrichtung 54 dazu veranlasst, eine der beiden Mikrofonkapseln 32, 34 zu deaktivieren oder abzuschalten. Hierzu kann beispielsweise eine Spannungs- oder Stromversorgung für die jeweilige, abzuschaltende Mikrofonkapsel 32, 34 unterbrochen werden, oder wie in 2 symbolisch dargestellt, ein jeweiliger Schalter 56, 58 durch die Steuereinrichtung 54 geschaltet werden, so dass das elektrische Signal der abgeschalteten Mikrofonkapsel 32, 34 nicht mehr in das Ausgangssignal A gelangt, sondern anstelle des zeitveränderlichen Mikrofonsignals ein konstantes Spannungssignal mit der Spannung 0 V beispielsweise in die Digitalisierungsschaltung 40 gelangt. Es kann auch vorgesehen sein, dass von den bereits digitalisierten Mikrofonsignalen M1, M2 die Werte eines der digitalisierten Mikrofonsignale M1, M2 durch Nullen ersetzt werden.
-
In dem Ausgangssignal A sind dann anstelle des vom Schall 36 beeinflussten Mikrofonsignals eben nur Nullen vorhanden, also insgesamt für den Kanal des abzuschaltenden Mikrofons ein Nullsignal. Durch die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 44 werden weiterhin alle in dem Ausgangssignal A enthaltenen Mikrofonsignale in der beschriebenen Weise überlagert, wobei dann das eine der Mikrofonsignale ein Nullsignal ist. Hierdurch weist das Summensignal G dann nicht mehr die Nierencharakteristik 50, sondern nur noch die Mikrofon-Richtcharakteristik 32', 34' des noch eingeschalteten Mikrofons auf. Das beschriebene Überprüfen auf Windgeräusche in der Head-Unit 16 durch die Überwachungseinrichtung 52 einerseits und das Schalten durch die Steuereinrichtung 54 in den einzelnen Mikrofonvorrichtungen andererseits weist den Vorteil auf, dass die verhältnismäßig große Rechenleistung der Head-Unit 16 zum Erkennen von Geräuschen genutzt werden kann und in die Mikrofonvorrichtungen 18 lediglich eine mit wenig Schaltungsaufwand bereitstellbare Steuereinrichtung 54 mit den Schaltern 56, 58 bereitgestellt sein muss, so dass ein einfacher Steuerbefehl S an die Steuereinrichtung 54 gesendet werden kann, welche dann den Umschaltvorgang ausführt.
-
Insgesamt sind durch die unterschiedlichen Schalterstellungen der Schalter 56, 58 unterschiedliche Verarbeitungsmodi der Treiberschaltung 38 definiert. Sind beide Schalter 56, 58 geschlossen, so dass in dem Ausgangssignal A auf allen Kanälen das Schallsignal 36 enthalten ist, so ergibt sich der bereits beschriebene erste Verarbeitungsmodus. Durch Schließen des Schalters 56 und Öffnen des Schalters 58 kann ein zweiter Verarbeitungsmodus, bei geöffnetem Schalter 56 und geschlossenem Schalter 58 kann ein dritter Verarbeitungsmodus definiert sein.
-
Durch das Beispiel ist gezeigt, wie eine nachgeschaltete Elektronik zur Auswertung von Mikrofonsignalen M1, M2 und Erzeugen eines Summensignals G mit Nierencharakteristik 50 nicht in Mikrofonvorrichtungen 18 selbst verbaut sein muss, sondern günstiger, insbesondere als einfaches Softwaremodul, in einer zentralen Recheneinrichtung, wie beispielsweise einer Head-Unit 16, bereitgestellt sein kann. Bei Detektion von Wind an einer Mikrofonvorrichtung wird von deren Mikrofonen eines abgeschaltet, während ein anderes noch eingeschaltet bleibt. Damit wird die Direktivität der Richtcharakteristik des Mikrofon-Arrays verringert, beispielsweise ergibt sich die Kugelcharakteristik eines einzelnen eingeschalteten Mikrofons. Das Umschalten geschieht direkt in der Mikrofonvorrichtung durch die Steuereinrichtung 54 und Schalter 56, 58. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit der Steuerung des Verarbeitungsmodus einer Mikrofonvorrichtung von außerhalb über einen Kommunikationsbus.
-
Insgesamt ist also durch das Beispiel die Steuerung einer Mikrofoncharakteristik in einer Mikrofonvorrichtung über ein digitales Bussystem beschrieben.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010034237 A1 [0002]
- DE 102011008555 A1 [0003, 0036]
