DE102013217367A1

DE102013217367A1 - Vorrichtung und verfahren zur raumselektiven audiowiedergabe

Info

Publication number: DE102013217367A1
Application number: DE102013217367.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Franck; Christoph Sladeczek; Thomas Sporer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN105247892A; EP3005732A1; JP2016524862A; CN105247892B; US9813804B2; KR20160007584A; KR101877323B1; JP6301453B2; WO2014191526A1; EP3005732B1; US20160088388A1

Abstract

Eine sauberere Trennung eines ersten Audiosignals ein einem ersten Bereich eines Beschallungsgebietes einer Mehrzahl von Lautsprechern wird erzielt, indem ein Berechner die sich durch die raumselektive Wiedergabe der Audiosignale an diesem ersten Bereich ergebende Fassung der Audiosignale berechnet, eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung desjenigen Audiosignals berechnet wird, das von dem einen oder den mehreren anderen Audiosignalen an diesem Bereich zu trennen ist, und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle mit der Fassung des einen oder der mehreren anderen, d. h. störenden, Audiosignale die Ausgabe der Audiosignale zur raumselektiven Wiedergabe an die Ausgänge der Mehrzahl von Lautsprechern beeinflusst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine raumselektive Audiowiedergabe, z. B. von unterschiedlichen Audiosignalen an unterschiedliche Hörer oder Hörergruppen, welche sich in unterschiedlichen Orten eines befinden, wiederzugeben.
Die Wiedergabe von Audiosignalen über mehrere, typischerweise als Array organisierte Lautsprecher ist ein übliches Verfahren. Durch eine Replikation des Signals und die Gewinnung der Lautsprechersignale durch eine individuelle Modifikation, wie z. B. das Auferlegen einer Verzögerung und einer Änderung der Amplitude, allgemein auch mit Filterung beschreibbar, kann die Form des mit einem Lautsprecher abgestrahlten Schallfeldes zielgerichtet beeinflusst werden, wie z. B. zum Zwecke, bestimmte Bereiche gezielt zu beschallen. Diese Techniken werden im Folgenden als Beamforming bezeichnet. Mit dieser Technik können auch mehrere Audiosignale gleichzeitig mit verschiedenen Richtcharakteristiken wiedergegeben werden, indem für alle Signale individuelle gefilterte Lautsprechersignale erzeugt werden, die vor der Wiedergabe lautsprecherweise summiert werden. Dadurch kann eine raumselektive Wiedergabe erzielt werden, in der mehrere Bereiche, sogenannte „sound zones”, mit unterschiedlichen Signalen beschallt werden, wobei die gegenseitige Beeinflussung der Schallwiedergabe untereinander oder zu anderen Zonen, sogenannten „quiet zones”, in denen möglichst Stille herrschen soll, minimiert wird.
Es existieren eine Vielzahl von Algorithmen zur Bestimmung von Beamforming-Filtern. Neben solchen, die nur Amplitudengewichte und/oder Verzögerungen anwenden, gibt es auch Verfahren auf Basis einer frequenzabhängigen Filterung. Diese basieren oftmals auf Optimierungstechniken und ermöglichen die flexible Vorgabe eines gewünschten Abstrahlverhaltens, wie z. B. eine wählbare Abstrahlrichtung oder die Unterdrückung der Abstrahlung in definierbaren Bereichen, entsprechend den oben genannten „quiet zones”.
Ungeachtet solcher Beamforming-Algorithmen ist die Wirksamkeit der raumselektiven Beschallung, insbesondere der Unterdrückung der hörbaren Interferenz zwischen Schallzonen, oftmals begrenzt und erlaubt keine akzeptable Qualität, Die Hauptgründe dafür sind die Limitationen der Lautsprecher-Arrays, ein gewünschtes Richtverhalten über den genutzten Frequenzbereich zu erzielen, der Einfluss des Wiedergaberaumes sowie Fehler, die aus einer begrenzten Robustheit der Beamforming-Filter gegenüber Abweichungen der Lautsprecher, der Signalamplituden, etc. entstehen. Damit sind die Möglichkeiten für eine raumselektive Wiedergabe über physikalische und signalverarbeitungstechnische Maßnahmen begrenzt.
Wünschenswert wäre es, ein Konzept zur raumselektiven Audiowiedergabe an der Hand zu haben, das es ermöglicht, an einem bestimmten Bereich eines Beschallungsgebietes eine sauberere Trennung eines für diesen Bereich vorgesehenen Audiosignals von einem oder mehreren anderen überlagert wiedergegebenen Audiosignalen erzielen zu können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches Konzept zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der anhängigen unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass eine bessere Trennung eines ersten Audiosignals in einem ersten Bereich eines Beschallungsgebietes einer Mehrzahl von Lautsprechern dadurch erzielt werden kann, dass die sich durch die raumselektive Wiedergabe der Audiosignale an diesem ersten Bereich ergebende Fassung der Audiosignale berechnet wird, eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung desjenigen Audiosignals berechnet wird, das von dem einen oder den mehreren anderen Audiosignalen an diesem Bereich zu trennen ist, und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle mit der Fassung des einen oder der mehreren anderen, d. h. störenden, Audiosignale die Ausgabe der Audiosignale zur raumselektiven Wiedergabe an die Ausgänge der Mehrzahl von Lautsprechern beeinflusst wird. Die Berechnung oder Schätzung der Audiosignale in diesem erstem Bereich kann auch als Simulation der Schallausbreitung in diesen ersten Bereich veranschaulicht werden und das Element zu dessen Ausführung demzufolge Berechner oder Simulator. Die durch die raumselektive Wiedergabe bereits ermöglichte Trennung der Audiosignale an den ersten Bereich des Beschallungsgebietes kann also unter Auswertung der Maskierungsschwelle verbessert werden, indem die sich durch die raumselektive Wiedergabe ergebenden Fassungen der Audiosignale berechnet bzw. simuliert werden. Die Beeinflussung der raumselektiven Wiedergabe zur Vermeidung bzw. einer Verringerung der „Verletzung” der Maskierungsschwelle am ersten Bereich des Beschallungsgebietes kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden, wie z. B. durch frequenzselektive Reduktion des jeweils störenden anderen Audiosignals in Frequenzbereichen, an denen das jeweilige simulierte andere Audiosignal die Maskierungsschwelle überschreitet. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, das eigentlich interessierende Audiosignal an entsprechenden Frequenzbereichen zu verstärken. Zusätzlich oder alternativ wäre es auch denkbar, eine Strahlformung des eigentlich interessierenden (ersten) Audiosignals, des störenden (zweiten) Audiosignals oder beider Audiosignale, abhängig von dem Vergleich mit der Maskierungsschwelle zu variieren.
Voreilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die Zeichnungen, näher erläutert, unter welchen
1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe zeigt;
2 eine Skizze zur Veranschaulichung möglicher Maßnahmen des Anpassers aus 1 zeigt;
3 eine Skizze zur Veranschaulichung einer zusätzlichen oder alternativen Maßnahme des Anpassers von 1 veranschaulicht;
4 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe zeigt; und
5 ein Blockschaltbild einer Implementierungsvariante des Ausführungsbeispiels von 1 mit Ausgangspunkt zeigt.
1 zeigt eine Vorrichtung zur raumselektiven Audiowiedergabe gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sie ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 angezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Eingang 12 für zumindest ein erstes Audiosignal 14 ₁ und ein zweites Audiosignal 14 ₂ sowie einen Ausgang 16 für eine Mehrzahl von Lautsprechern 18. Ein Strahlformungsverarbeiter 20 der Vorrichtung 10 ist zwischen den Eingang 12 einerseits und den Ausgang 16 andererseits geschaltet und ausgebildet, um das erste und zweite Audiosignal 14 ₁ und 14 ₂ zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Lautsprecher 18 auszugeben. Die Lautsprecher 18 sind in der Lage, ein Beschallungsgebiet 22 zu beschallen, wie z. B. ein Gebiet, das von den Lautsprechern an ihren vorgesehenen Lautsprecherorten umgeben wird, oder auf das sie gerichtet sind oder allgemein ein Gebiet, das zumindest von einem der Lautsprecher 18 beschallt wird. Bei dem Beschallungsgebiet kann es sich um einen fiktiven Raum relativ zu der Konfigurationen von fiktiven bzw. Soll-Lautsprecherpositionen der Lautsprecher 18 handeln, wie z. B. ein virtuelles Beschallungsgebiet ohne reflektierende Oberflächen, oder um ein reales Beschallungsgebiet, welches Reflexionseffekte, wie z. B. an Wänden o. dgl., aufweisen kann.
„Raumselektive” Wiedergabe der Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ an den Lautsprechern 18 soll bedeuten, dass die Audiosignale nicht einfach in Form einander identischer Kopien in überlagerter Form an die Lautsprecher 18 ausgegeben werden, sondern dass sie, wie in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung beschrieben, mittels beispielsweise lautsprecherindividuellen Verzögerungen und/oder Amplitudenmodifikationen oder allgemein mittels einer Lautsprecher-individuellen Filterung gefiltert über die Lautsprecher 18 ausgegeben werden und zwar unterschiedlich für die Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂, so dass es zumindest einen ersten Bereich 24 des Beschallungsgebietes gibt, der von dem zweiten Audiosignal 14 ₂ verglichen mit dem ersten Audiosignal 14 ₁ weniger oder überhaupt nicht beschallt wird. Es kann auch einen zweiten Bereich 26 geben, in dem es sich umgekehrt verhält, d. h. das erste Audiosignal 14 ₁ beschallt diesen Bereich 26 verglichen zu dem zweiten Audiosignal 14 ₂ aufgrund der raumselektiven Wiedergabe über die Lautsprecher 18 weniger oder überhaupt nicht. Nachher wird noch darauf hingewiesen, dass auch das Nebeneinander von mehr als zwei überlagert wiedergegebenen Audiosignalen möglich ist.
Unter optimalen Voraussetzungen könnte es sein, dass die Trennung des ersten Audiosignals 14 ₁ am ersten Bereich 24 von dem anderen Audiosignal 14 ₂ so weit geht, dass ein Hörer in diesem Bereich 24 das andere Audiosignal 14 ₂ nicht hört. Leider aber sind der Raumselektivität über die Wiedergabe durch die Lautsprecher 18 Grenzen gesetzt, die von real vorkommenden Reflexionen oder einfach von einer begrenzten Gesamtausdehnung der Verteilung der Positionen der Lautsprecher 18 herrühren kann. Die weiteren Elemente, die in der Vorrichtung 10 enthalten sind, sind dazu da, die „Raumselektivität” in diesem Sinne zu verbessern. Die Details hierzu werden im Folgenden noch erörtert.
Zuvor jedoch sei noch kurz erwähnt, dass die Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ am Eingang 12 in jedweder Form anliegen können, wie z. B. analog oder digital, in getrennter oder in m/s-kodierter Form oder in einer einen parametrisierten Downmix umfassenden Form, unkomprimiert oder komprimiert, im Zeitbereich oder im Frequenzbereich usw. Ähnlich verhält es sich mit den Lautsprechersignalen für die Lautsprecher 18 am Ausgang 16. Lautsprecherindividuelle Lautsprechersignale für die Lautsprecher 18 können über den Ausgang 16 getrennt voneinander ausgegeben werden, in analoger oder digitaler, komprimierter oder unkomprimierter, bereits verstärkter, lediglich vorverstärkter oder unverstärkter Form usw. Ähnlich wäre es möglich, dass die Lautsprechersignale in komprimierter Form in einem Downmix, zusammen mit räumlichem Hinweisreiz-(spatial cues)Parametern, ausgegeben werden, wie z. B. in MPEG-Surround- oder SAOC-kodierter Form, Der Strahlformungverarbeiter 20 verarbeitet die ankommenden Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ beispielsweise zunächst völlig getrennt voneinander, um zu jedem derselben einen Satz von Lautsprechersignalen für die Lautsprecher 18 so zu erzeugen, dass jedes Lautsprechersignal für das jeweilige Audiosignal eine bestimmte, für die jeweilige Lautsprecherposition des jeweiligen Lautsprechers individuelle Filterung, wie z. B. Verzögerung und/oder Amplitudenmodifikation, erfahren hat. Erst am Ende werden beispielsweise die so aus den einzelnen Lautsprechersignalen gewonnenen Lautsprechersignalsätze pro Kanal bzw. Lautsprecher miteinander überlagert. In den folgenden Figuren wird dies auch noch einmal veranschaulicht.
Obwohl der Bereich 24 und der optionale Bereich 26 in 1 exemplarisch kreisförmig veranschaulicht sind, d. h. als zweidimensionale Bereiche, die sowohl in einer durch die Lautsprecher 18 verlaufenden Richtung als auch in einer Richtung transversal dazu begrenzt sind, soll der Ausdruck „Raumselektivität” natürlich auch breit genug verstanden sein, um lediglich eine „Winkelselektivität” zu bezeichnen, in dem Sinne, dass die Audiosignal-individuelle Verarbeitung innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 dazu führt, dass die Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ in unterschiedliche Raumwinkelbereiche von den Lautsprechern 18 aus gesehen abgestrahlt werden Eine solche Winkelselektivität kann als Beeinflussung der Abstrahlung im Fernfeld des Lautsprechersetups interpretiert werden. In einem geringem Abstand zum Lautsprecher-Setup (in Relation zur Größe des Lautsprecher-Setups, d. h. im geometrischen Nahfeld) ist auch eine gezielte Modifikation der Abstrahlung in einem zweidimensionalen Gebiet denkbar.
Wie es im Folgenden noch näher erörtert werden wird, kann der Strahlformungsverarbeiter 20 fest auf die raumselektive Wiedergabe eingestellt bzw. optimiert sein. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die Raumselektivität der Wiedergabe des Strahlformungsverarbeiters 20 konstant sein. Sie kann vorab auf den Bereich 24 oder die Bereiche 24 und 26 hin optimiert sein, d. h. dahingehend, dass im Bereich 24 lediglich das erste Audiosignal 14 ₁ und, falls vorgesehen, im Bereich 26 lediglich das zweite Audiosignal 14 ₂ von einem Hörer in dem jeweiligen Bereich hörbar ist. Die Optimierung definiert dann die vorerwähnten Verzögerungen, Amplitudenmodifikationen und/oder Filter, wie z. B. FIR-Filter, für die einzelnen Kanäle bzw. Lautsprecher 18 und der Strahlformungsverarbeiter 20 kann beispielsweise hart verdrahtet sein, oder aber fest in Software oder programmierbarer Hardware implementiert sein, um die raumselektive Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Lautsprecher 18 zu bewerkstelligen. Allerdings ist es ebenso alternativ möglich, dass der Strahlformungsverarbeiter auch hinsichtlich der Lautsprecher-individuellen Verarbeitungen (Verzögerung, Amplitudenmodulation oder Filterung) für eines oder mehrere der Audiosignale 14 ₁, 14 ₂ einstellbar ist. Allgemein ausgedrückt, ist der Strahlformungsverarbeiter 20 hinsichtlich seiner raumselektiven Wiedergabe der Audiosignale 14 ₁, 14 ₂ am Ausgang 16 einstell- bzw. beeinflussbar, wie es im Folgenden noch näher beschrieben wird. Zusätzlich oder alternativ lässt sich diese Einstellung auch durch Audiosignalindividuelle, aber auf alle Lautsprecher/Kanal gleich wirkende, frequenzselektive Modifikation/Beeinflussung einzelner oder aller Audiosignale erzielen, wie es ebenfalls im Folgenden noch beschrieben wird. Es ist eben jene erwähnte Beeinfluss- bzw. Einstellbarkeit des Strahlformungsverarbeiters 20, die die im Folgenden beschriebenen Komponenten der Vorrichtung 10 verwenden, um die Trennung des ersten Audiosignals 14 ₁ in dem Bereich 24 von dem anderen Audiosignal 14 ₂ zu verbessern.
Die Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich zu den bisher beschriebenen Komponenten einen Berechner 28, einen Maskierungsschwellenberechner 30 und einen Anpasser 32. Der Berechner 28 ist ebenfalls mit dem Eingang 12 verbunden und ist ausgebildet, um mittels eines Ausbreitungsmodells für die Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem ersten Bereich 24 ergebende Fassung des jeweiligen Audiosignals 14 ₁ bzw. 14 ₂ zu berechnen, d. h. die am Ort 24 wiedergegebene Fassung 34 ₁ des Audiosignals 14 ₁ und ebenso die am Ort 24 wiedergegebene Fassung 34 ₂ des Audiosignals 14 ₂. Der Maskierungsschwellenberechner 30 erhält die Fassung 34 ₁ und ist ausgebildet, um abhängig davon eine Maskierungsschwelle 36 zu berechnen, und der Anpasser 32 erhält die Fassung 34 ₂ des anderen Audiosignals und optional gegebenenfalls noch die Fassung 34 ₁ des ersten Audiosignals 14 ₁ und ist ausgebildet, um abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle 36 mit der Fassung des zweiten Audiosignals 34 ₂ die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Lautsprecher 18 zu beeinflussen, indem der Anpasser 32 den Strahlformungsverarbeiter 20 geeignet steuert, wie es durch einen Pfeil 38 angedeutet ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist ein Ausgang des Anpassers 32 mit einem Steuereingang des Strahlformungsverarbeiters 20 verbunden.
Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 können jeweils in Software, programmierbarer Hardware oder in Hardware implementiert sein. Der Berechner 28 kann beispielsweise Ausbreitungsmodelle verwenden, die auch zur Optimierung der internen, Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung der Audiosignale 14 ₁, 14 ₂ innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 verwendet worden sein könnten. Der Berechner 28 berechnet oder schätzt beispielsweise, wie es im Folgenden noch näher beschrieben wird, die am Ort 24 durch das erste Audiosignal 14 ₁ und das zweite Audiosignal 14 ₂ erzeugten Schallereignisse. Er kann zur Berechnung beispielsweise die Kanal/Lautsprecher-individuelle Verarbeitung der Audiosignale 14 ₁, 14 ₂ innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 und die Positionen der Lautsprecher 18 und optional weitere Parameter, wie z. B. Abstrahlcharakteristika und/oder Ausrichtung der Lautsprecher 18 berücksichtigen bzw. verwenden. Der Berechner 28 berechnet die Schallereignisse beispielsweise gemessen oder repräsentiert in Schalldruck, Amplitude oder dergleichen, und ggf. frequenzabhängig, d. h. für unterschiedliche Frequenzen. In dem Fall einer konstanten/festen Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung des Strahlformungsverarbeiters 20 kann der Berechner 28 die Simulation auf eine konstante/feste Art und Weise durchführen. Die Berücksichtigung der bzw. die Anpassung an die Kanal/Lautsprecherindividuelle Verarbeitung des Verarbeiters 20 liegt dann in der geeigneten Auslegung des Ausbreitungsmodells begründet, das der Berechner 28 zur Berechnung der Fassungen 34 ₁, 34 ₂ verwendet. Das Ausbreitungsmodell kann also ebenfalls die soeben erwähnten Parameter berücksichtigen. Die Fassungen 34 ₁ und 34 ₂ kann der Berechner 28 wiederum in jedweder Form ausgeben, d. h. analog oder digital, komprimiert oder unkomprimiert, im Zeitbereich oder im Frequenzbereich oder dergleichen.
Der Maskierungsschwellenberechner 30 berechnet eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung 34 ₁ d. h. der hörbaren Version des Audiosignals 14 ₁ am Ort 24. Wie es durch einen gestrichelten Pfeil 40 angedeutet ist, kann der Maskierungsschwellenberechner zusätzlich zur Fassung 34 ₁ auch ein Hintergrund-Audiosignal (beispielsweise Rauschen oder Fahrgeräusche) zur Maskierungsschwellenberechnung verwenden.
Die Berechnung berücksichtigt zeitliche und/oder spektrale auditive Verdeckungseffekte. Die berechnete Maskierungsschwelle gibt somit abhängig von der Frequenz an, wie sehr die Fassung 34 ₁ des Audiosignals 14 ₁ am Ort 24 in der Lage ist, andere Audiosignale für einen Hörer am Ort 24 unhörbar zu machen, indem dieselbe letztere überdeckt. Der Maskierungsschwellenberechner 30 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass er die Maskierungsschwelle in einer Frequenzauflösung bestimmt bzw. berechnet, die mit zunehmender Frequenz immer gröber wird, d. h. bei der die Frequenzbänder mit zunehmender Frequenz immer breiter werden, wie z. B. in einer Bark-Frequenzauflösung.
Der Anpasser 32 vergleicht die Maskierungsschwelle 36 mit der Fassung 34 ₂ des zweiten Audiosignals 14 ₂ und stellt auf diese Weise beispielsweise fest, ob das zweite Audiosignal 14 ₂ für eine Person am Ort 24 hörbar ist, d. h. ob das zweite Audiosignal an irgendeiner Frequenz die Maskierungsschwelle überschreitet. Wenn ja, ergreift der Anpasser 32 Gegenmaßnahmen und steuert den Strahlformungsverarbeiter 20 geeignet an. Mehrere Beispiele für solche Steuerungen sind im Vorhergehenden bereits angedeutet worden. Bezugnehmend auf die nachfolgenden Figuren wird dies noch einmal veranschaulicht.
2 zeigt beispielsweise in einem Diagramm, aufgetragen über die Frequenz f, die Maskierungsschwelle 36, die Fassung 34 ₁ und die Fassung 34 ₂ in einer virtuellen, die Hörstärke messenden Skala. Ein Frequenzbereich 42, in welchem aktuell das störende Audiosignal 14 ₂ bzw. die am Ort 24 gemäß Simulation resultierende Fassung 34 ₂ die Maskierungsschwelle 36 überschreitet, ist exemplarisch veranschaulicht. Eine mögliche Gegenmaßnahme bestünde nun darin, dass der Anpasser 32 den Strahlformungsverarbeiter 20 so ansteuert, dass in diesem Frequenzbereich 42 das zweite Audiosignal 34 ₂ reduziert wird, wie es mit einem Pfeil 44 angedeutet ist. Zusätzlich oder alternativ könnte der Anpasser 32 den Strahlformungsverarbeiter 20 so ansteuern, dass in diesem Frequenzbereich 42 – oder über diesen Frequenzbereich 42 hinaus gegebenenfalls sogar Frequenz unabhängig – das erste Audiosignal 14 ₁ verstärkt wird, wie es mit einem Pfeil 46 angedeutet ist. Reduktion 44 und/oder Verstärkung 46 werden vorzugsweise so vorgenommen, dass das Ausmaß von Verstärkung/Reduktion keine abrupten Sprünge in der Zeit und/oder Frequenz aufweist. Das Ausmaß bzw. die Ausprägung von Reduktion und/oder Verstärkung wird beispielsweise zeitlich und/oder spektral geglättet.
Die bisher bezugnehmend auf 2 erläuterten möglichen Maßnahmen des Anpassers 32 gegen eine Hörbarkeit der Fassung 34 ₂ am Ort 24 betrafen im Raumselektivitäts-sinne globale Maßnahmen bzw. Kanal/Lautsprecher-globale bzw. für alle Kanäle/Lautsprecher 18 gleichermaßen wirkende Maßnahmen. Später wird gezeigt werden, dass der Strahlformungsverarbeiter 20 beispielsweise die Verstärkung 46 und/oder Reduktion 44 vorab an dem jeweiligen eintreffenden Audiosignal 14 ₁ oder 14 ₂ ausführt und erst daraufhin die Kanal/Lautsprecher-individuelle Verarbeitung der gleichermaßen vorverarbeiteten Audiosignale für die raumselektive Wiedergabe. Zusätzlich oder alternativ kann, wie im Vorhergehenden bereits angedeutet, der Anpasser 32 ausgebildet sein, um abhängig von dem vorerwähnten Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36, die Strahlformung selbst zu variieren. Um dies zu veranschaulichen, sei Bezug auf 3 genommen.
3 zeigt, dass der Strahlformungsverarbeiter 20 beispielsweise mehrere Optionen oder Modi für die Kanal/Lautsprecher individuelle Strahlformungsverarbeitung der Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ aufweisen kann, welche unterschiedlichen Modi hier exemplarisch mit 48 ₁–48 _N angezeigt sind. Eine von diesen – beispielsweise die Strahlformungsverarbeitung gemäß 48 ₁ – könnte beispielsweise eine nach gewissen Kriterien optimale Verarbeitung zur raumselektiven Wiedergabe sein, d. h. gegebenenfalls in Ort und Frequenz zu einer besten Unterdrückung des Audiosignals 14 ₂ bzw. 34 ₂ am Ort 24 führen. Die anderen Modi 24 ₂–48 _N können aber gegebenenfalls zu ähnlich guten Trennungen führen oder sogar zu gleich guten oder sogar optimalen nach anderen oder anders gewichteten Kriterien. Alle Modi 48 ₁–48 _N könnten beispielsweise Unterschiede hinsichtlich der Güte der Unterdrückung für unterschiedliche Frequenzbereiche aufweisen und in diesem Fall könnte beispielsweise der Anpasser 32 abhängig von dem Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36 und einer Lage eines Intervalls 42, in welchem eine Verletzung der Maskierungsschwelle 36 vorliegt, einen aktuell ausgewählten Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitungsmodus verändern bzw. von demselben zu einem anderen wechseln, wobei in 3 ein Pfeil 50 beispielsweise die Auswahl eines aktuell ausgewählten Modus 48 ₁–48 _N anzeigen soll und ein Doppelpfeil 52 die Veränderung dieses von dem Strahlformungsverarbeiter 20 aktuell verwendeten Modus auf einen anderen abhängig von dem vorerwähnten Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36. Der Wechsel von einem Modus zu einem anderen könnte in dem Strahlformungsverarbeiter 20 mit einem Lautsprecher/Kanal-individuellen Fading zwischen einem mit dem letzten und einem mit dem neuen Modus erhaltenen Lautsprechersignal einhergehen.
Durch Berechner 28, Maskierungsschwelle 30 und Anpasser 32 ist die Vorrichtung 10 von 1 also in der Lage, die Unterdrückung eines anderen Audiosignals 14 ₂ an einem Ort 24 des Beschallungsgebiets des Lautsprecher-Setups 18 gegenüber einer konstanten, hierfür optimierten Strahlformungstrennung zu verbessern. Verschiedene Maßnahmen sind möglich, um eine eventuelle Verschlechterung der Audioqualität des ersten und/oder des zweiten Audiosignals am Ort 24 und/oder Ort 26 durch die maskierungsschwellengesteuerte Modifikation zu vermeiden. Beispielsweise kann, wie im Vorhergehenden bereits erwähnt, das Ausmaß von Verstärkung 46 und/oder Reduktion 44 sowohl hinsichtlich seiner absoluten Ausprägung begrenzt werden, d. h. die Stärke der Verstärkung 46 und/oder Stärke der Reduktion 44, aber auch die Änderung dieser Ausprägung in Zeit und/oder Frequenz. In dem Fall der Verwendung der Möglichkeit gemäß 3 könnte beispielsweise ein Überblenden bzw. Fading verwendet werden, um von dem einen Modus in den anderen Modus zu wechseln. Bei dieser Gelegenheit ist es lohnenswert, darauf hinzuweisen, dass gegebenenfalls zusätzlich zu der Verarbeitungsverzögerung, die durch die Verarbeitungen zur raumselektiven Wiedergabe in dem Strahlformungsverarbeiter 20 entstehen, auch eine Verzögerung vorgesehen sein kann, um eine Verarbeitungsverzögerungsanpassung an die Verarbeitungsverzögerung vorzunehmen, die durch die Serie der Verarbeitung in Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 hervorgerufen wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Anpassungen, die der Anpasser 32 vornimmt, zeitrichtig bzw. zeitlich synchronisiert auf die Audiosignale 14, und 14 ₂, aus dem die Steuerdaten für die Anpassung gewonnen wurden, angewendet werden. Eine solche zusätzliche Verzögerung im Pfad des Strahlformungsverarbeiters 20 gegenüber der Verarbeitung in dem Pfad entlang Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 könnte auch verwendet werden, um die vorerwähnten Fading-Übergänge bzw. Überblendungen zwischen unterschiedlichen Strahlformungsmodi 48 ₁–48 _N zu erleichtern.
Bevor nachfolgend noch eine konkrete Ausgestaltung einer Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe beschrieben wird, um mögliche Implementierungen der Elemente zu beschreiben, die im Vorhergehenden bereits erwähnt worden sind, soll noch darauf hingewiesen werden, dass in dem Fall der Modi-Umschaltung gemäß 3 auch gegebenenfalls ein kontinuierliches Verändern der Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung möglich ist, indem ein entsprechender Parameter durch die Modifikation 52 nicht diskontinuierlich, sondern vielleicht kontinuierlich verändert wird. Wie gesagt, steckt hinter den Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitungen 48 beispielsweise ein Satz von Verzögerungen für jeden Kanal/Lautsprecher für zumindest das Audiosignal 48 ₂ aber gegebenenfalls auch beide Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂, und/oder entsprechende Amplitudenänderungen oder Filterkoeffizienten für FIR-Filter.
Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass mehr als nur zwei Audiosignale 14 ₁ und 14 ₂ vorgesehen sein können. Dies ist mit einem gestrichelten Pfeil 54 in 1 angedeutet. Die vorgehende Beschreibung ist ohne weiteres auf diesen Fall anwendbar. Zusätzliche Audiosignale 54 würden beispielsweise so behandelt werden, wie das Audiosignal 14 ₂, d. h. als Audiosignale, deren Wiedergabe am Ort 24 für einen Hörer an diesem Ort 24 unhörbar sein soll.
Noch einmal in anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht es also obiges Ausführungsbeispiel die wahrgenommene Qualität einer raumbezogenen Wiedergabe durch die Einbeziehung psychoakustischer Effekte zu verbessern. Dabei wird ausgenutzt, dass ein Audiosignal die Hörbarkeit von Komponenten eines anderen, leiseren Signals, verhindern kann. Dieser Effekt wird als Maskierung bezeichnet. Dies spielt beispielsweise eine zentrale Rolle in der verlustbehafteten Audiokodierung. In der Psychoakustik wird zwischen Maskierung im Zeit- und im Frequenzbereich unterschieden. Bei der Maskierung im Zeitbereich maskiert ein lautes Signal, der so genannte Maskierer, andere Komponenten, die kurz nach oder in engen Grenzen auch vor diesem Schallereignis auftreten. Bei der Maskierung im Frequenzbereich werden durch eine Signalkomponente mit einer bestimmten Frequenz andere Komponenten mit einer ähnlichen Frequenz und einer geringeren Amplitude maskiert. Die Schwelle, bis zu der eine Maskierung auftritt, hängt von der Frequenz und dem absoluten Pegel des Markierers und dem Abstand zwischen den Frequenzen des Maskierers und anderen Signals. Die Maskierungsschwellen und damit die Entscheidung, ob eine Signalkomponente maskiert wird, kann über psychoakustische Modelle bestimmt werden. Solche psychoakustischen Modelle kann der Maskierungsschwellenberechner 30 verwenden.
Wie im Vorhergehenden bereits angekündigt, wird im Folgenden eine mögliche Implementierung für das Ausführungsbeispiel von 1 beschrieben. Die technischen Details hierzu sollen individuell auf die einzelnen Elemente von 1 übertragbar sein. Bevor jedoch diese Implementierung bezugnehmend auf 5 beschrieben wird, wird bezugnehmend auf 4 das Grund-Setup zur raumselektiven Wiedergabe beschrieben, das dann gemäß obigem Ausführungsbeispiel mit der Implementierung von 5 verbessert wird. 4 zeigt, wie zwei Audiosignale S₁(t) und S₂(t) über zwei Beamforming-Filtersätze 60 ₁ und 60 ₂, eine Summationsstufe 62 und ein Lautsprecherarray aus Lautsprechern 18 so verarbeitet werden, dass diese Signale in den Bereichen Z₁ und Z₂ wiedergegeben werden, d. h. das Audiosignal S₁(t) vornehmlich in dem Bereich Z₁ und das Audiosignal S₂(t) vornehmlich in dem Bereich Z₂. Durch die physikalischen Limitationen des Setups ist eine ideale Trennung allerdings nicht möglich, wie es bereits im Vorhergehenden beschrieben worden ist. Die Komponenten 60 ₁, 60 ₂ und 62 bilden einen einfachen Strahlformungsverarbeiter 64, der beispielsweise konstant arbeitet und optimiert ist, um vorerwähnte Trennung durchzuführen. Der Strahlformer 60 ₁ unterzieht das eingehende Audiosignal S₁(t) einer Strahlformung, um einen Satz von Lautsprechersignalen für dieses Signal zu erzeugen und selbiges tut Strahlformer 60 ₂ für das zweite Audiosignal S₂(t). Beide Strahlformer 60 _1,2 geben ihre Lautsprechersignalsätze an den Summierer 62 aus, der selbige Lautsprechersignale Kanal/Lautsprecher-individuell summiert und den Lautsprechern 18 zuführt.
5 zeigt nun, wie das Setup von 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 verbessert werden kann. Die Vorrichtung von 5 ist mit 10 angezeigt und im Übrigen wurden die Bezugszeichen von 1 übernommen, um einander in ihrer Funktion entsprechende Teile zur 1 anzuzeigen. Wie zu sehen ist, ist der Strahlformungsverarbeiter 20 von 5 gegenüber dem Ausgangspunkt von 4 exemplarisch lediglich durch Einfügung eines Pegelanpassers 66 in den Signalpfad des störenden Audiosignals S₂ modifiziert, hier exemplarisch eingangsseitig des Strahlformers 60 ₂, obwohl eine für alle Kanäle/Lautsprecher 18 gleich wirkende Pegelanpassung durch den Pegelanpasser 66 ebenfalls möglich wäre. Der Pegelanpasser 66 wird durch den Anpasser 32 gesteuert, um die im Vorhergehenden bezugnehmend auf 2 veranschaulichte Reduktion 44 durchzuführen. 5 zeigt zudem, dass es möglich ist, die in 1 für eines der Audiosignale durchgeführte Signaltrennung von anderen Audiosignalen auch für mehr als ein Audiosignal durchzuführen. In dem vorliegenden Fall simuliert der Berechner 28 durch entsprechende Ausbreitungsmodelle, die den Strahlformungen der Strahlformer 60 ₁ und 60 ₂ entsprechen, für beide Audiosignale 60 S₁ und S₂ die jeweilige hörbare Version an beiden Orten, nämlich Ort Z1 und Z2. Deshalb ist in 5 ein Ausbreitungsmodellanwender 68 ₁ gezeigt, der die entsprechenden Ausbreitungsmodelle auf das Audiosignal S₁ anwendet, sowie ein Ausbreitungsmodellanwender 68 ₂, der selbiges für das Audiosignal S₂ unternimmt. Für die jeweilige Version, für das das jeweilige Audiosignal in dem jeweiligen Ort vorgesehen ist, also die hörbare Version des Audiosignals S₂ am Ort Z2 und die hörbare Version des Signals S₁ am Ort Z₁, führt der Maskierungsschwellenberechner 30 jeweils eine Maskierungsschwellenberechnung durch und gibt das Ergebnis, d. h. die jeweilige Maskierungsschwelle für den Ort Z₁ und Z₂, d. h. die Maskierung durch das Signal S₁ am Ort Z₁ bzw. die Maskierung durch das Audiosignal S₂ am Ort Z₂, an die Steuerdatenanpassung bzw. den Anpasser 32 weiter, der darüber hinaus die jeweils störenden Hörversionen behält, d. h. die hörbare Version des Signals S₂ am Ort Z₁ und die hörbare Version des Signals S₁ am Ort Z₂.
Um die Situation gegenüber 4 zu verbessern, wird bei der Vorrichtung nach 5 die Maskierungsschwellen der Hörbarkeit des Signals S₂ in Zone Z₁ bestimmt. Dazu werden zunächst die aus den Signalen S₁(t) und S₂(t) resultierenden Signale in der Zone Z₁ bestimmt, wie z. B. die Magnituden im Frequenzbereich. Hierzu wird ein Ausbreitungsmodell berechnet oder verwendet, welches die Übertragungsfunktion des Lautsprecherarrays von Lautsprechern 18 beinhaltet. Die Signale werden als S₁(t, Z₁) und S₂(t, Z₁) bezeichnet. Wie beim psychoakustischen Modell werden die Maskierungsschwellen für die Hörbarkeit des Signals S₂(t, Z₁) unter Verwendung des Maskierers S₁(t, Z₁) bestimmt. Aus diesen Schwellen werden in einer Komponente Änderungswerte für die Magnituden des Audiosignals S₁(t) bestimmt (für bestimmte Frequenzbereiche). Dabei können neben den Maskierungsschwellen andere psychoakustisch motivierte Parameter eingehen, wie z. B. maximal erlaubte Änderungen des Signals S₁(t), um die Auswirkungen der Anpassungen durch den Anpasser 32 auf die Wiedergabe von S₁(t) in Z₁ zu begrenzen. Optional werden auch der zeitliche Verlauf der Magnituden-Änderung begrenzt, um sprunghafte, potentiell störende Veränderungen zu vermeiden. Auch die Parameter dieser zeitlichen Steuerung können durch psychoakustische Parameter bestimmt sein.
Der gleiche Algorithmus, wie er soeben beschrieben wurde, könnte simultan verwendet werden, um den Einfluss von S₁(t) auf die Wiedergabe von S₂(t) in der Zone Z₂ zu minimieren, wie es durch die Tatsache in 5 angedeutet ist, dass auch die Simulation zur Berechnung der hörbaren Versionen am Ort Z₂ durchgeführt werden sowie die Berechnung der Maskierungsschwelle an diesem Ort, obwohl eben jene Berechnungen in 5 auch weggelassen werden könnten. Dementsprechend könnte in 5 ein Pegelanpasser auch in dem Signalpfad des Audiosignals S₁ eingefügt sein, der durch den Anpasser 32 aufgrund eines Vergleichs der Maskierungsschwelle für den Ort Z₂ mit dem störenden Audiosignal S₁ am Ort Z₂ gesteuert wird. Da der Anpasser 32 über das Ergebnis aller Vergleiche weiß, d. h. das Ergebnis des Vergleichs der Maskierungsschwelle in Z₂ mit S₁ am Ort Z₂ und das Ergebnis des Vergleichs der Maskierungsschwelle in Z₁ mit S₂ am Ort Z₁, ist der Anpasser in der Lage, daraus für alle Orte bzw. Bereiche Z_1/2 eine Verringerung der Beeinflussung des jeweils störend wirkenden Signals, d. h. S₂ in Z₁ und S₁ in Z₂, auf das wunschgemäße Signal, d. h. S₂ in Z₂ und S₁ in Z₁, zu berechnen. Es kann sein, das der Anpasser 32 hierzu Kompromisse eingehen muss, da die Störungen in den einzelnen Bereichen Maßnahmen erfordern, die in dem anderen Bereich bzw. in den anderen Bereichen eine Verschlechterung bedeuten. Dieser Kompromiss könnte dadurch beeinflusst werden, dass der Anpasser 32 ein Priorität unter den Bereichen und den zugehörigen wunschgemäßen Signalen erhält, so dass die negative Beeinflussung höher priorisierter Signale an ihrem jeweiligen Bestimmungsort durch andere Signale mit höherer Priorität verwirklicht wird als für niedriger priorisierte Signale.
Natürlich kann über die Anzahl von zwei Audiosignalen wie in den obigen Ausführungsbeispielen hinaus die Anzahl von Audiosignalen auch höher sein.
Der Signalfluss des Konzeptes bzw. Algorithmus ist in 5 also derart dargestellt, dass aus den Signalen S₁(t) und S₂(t) mittels eines akustischen Ausbreitungsmodells das akustische Ereignis, wie z. B. der Schalldruck, die Magnitude usw., in der Zone Z₁ ermittelt wird. Dieses Ausbreitungsmodell ist üblicherweise eine Funktion der Frequenz und erzeugt eine diskrete Menge von Werten, welche jeweils einer Frequenz zugeordnet werden. Im einfachsten Fall wird die Übertragungsfunktion des Strahlformers 60 ₁ zu einem Punkt, wie z. B. dem Zentrum der Zone Z₁, als Ausbreitungsmodell verwendet. Es können jedoch auch andere Modelle, wie z. B. ein gewichteter Durchschnitt der Magnitudenübertragungsfunktion zu einem Punktraster in Z₁ verwendet werden. Die Kerneigenschaft des Ausbreitungsmodells ist es, dass es ein Eingangssignal S_i(t) in ein Maß übersetzt, das die Stärke des aus diesem Signal herrührenden Schalleinfalls in Zone Z₁ beschreibt, und zwar für jedes der betrachteten Frequenzbänder. Die Aufteilung des Audiofrequenzbereiches in Frequenzbänder kann unterschiedlich erfolgen, sinnvoll sind jedoch an psychoakustischen Eigenschaften orientierte Aufteilungen, wie z. B. Constant-Q oder Bark-Skala. Die Ausgangswerte des psychoakustischen Modells können beispielsweise mit einer geringeren Frequenz als der Audio-Abtastrate ausgegeben werden. Dies kann z. B. durch eine Unterabtastung oder über eine gleitende Mittelwertbildung mit beispielsweise Dezimation erfolgen. Die Ausgangswerte des Maskierungsschwellenberechners sind bei dem Ausführungsbeispiel von 5 noch rohe Steuerdaten, welche eine gewünschte Pegelveränderung in den einzelnen Frequenzbändern beschreiben. Auch diese Daten sind über einen Raster von Frequenzbändern definiert und liegen üblicherweise in einer geringeren als der Audio-Abtastrate vor. Die rohen Steuerdaten werden in dem Anpasser nachbearbeitet. In diesem Modul können optional Ober- und Untergrenzen für die Pegeländerung einzelner Frequenzbereiche vorgegeben sein. Zum Anderen kann der zeitliche Verlauf der Änderungen angepasst sein, wie z. B. durch Verzögerung und Glättung der Pegeländerungen.
Die angepassten Kontrollsignale des Anpassers werden in dem Pegelanpasser verwendet, um das Signal S₁(t) vor der Filterung mit den Lautsprecher spezifischen Strahlformungsfiltern in dem Strahlformer 60 ₂ frequenzbandweise im Pegel anzupassen. Der Pegelanpasser 66 wirkt also als ein Multiband-Equalizer. In Verbindung mit der zeitlichen Dynamik des Anpassers wird eine Funktion, ähnlich einem Multiband-Kompressor, oder allgemeiner eine Multiband-Dynamikbeeinflussung erzielt, wobei jedoch im Gegensatz zur normalen Verwendung diese Einheiten hier ein anderes Signal zur Steuerung der Verstärkungswerte verwendet.
Wie in 5 gezeigt, kann in gleicher Weise auch das Signal S₂(t) adaptiv verändert werden, um die Interferenz von S₂(t) in die Zone Z₁ zu reduzieren. Damit ist es auch möglich, das Übersprechen simultan zu verringern. Diese Möglichkeit existiert unabhängig von den Einzelheiten der 5 natürlich allgemeiner auch für das Beispiel von 1.
Optional zu obigen Ausführungsbeispielen kommt hinzu, dass ein Referenzsignal 40 für Nebengeräusche, wie z. B. allgemeiner Hintergrund-Lärmpegel, Innenraumgeräusche in Automotive-Anwendungen oder dergleichen, zusätzlich verwendet werden kann. Dieses Signal 40 kann als zusätzlicher Eingang für die Maskierungsschwellenberechnung verwendet werden, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Das Referenzsignal 40 ist dabei vorzugsweise ein Mess- oder sinnvoller Schätzwert für das Nebengeräuschsignal in den „sound zones” 24 bzw. 26 oder Z₁ in Z₂.
Ferner ist es möglich, in einer (oder mehreren) Zonen anstelle der ungestörten Wiedergabe eines Signals nur die Reduktion des Übersprechens aus den anderen Quellen zu erzielen.
Obige Ausführungsbeispiele beschrieben also ein Konzept für raumselektive Wiedergabe mit Lautsprecherarrays durch psychoakustische Umgebungseffekte bzw. die räumliche Wiedergabe von Audiosignalen über eine Mehrzahl von Lautsprechern, die beispielsweise als Array angeordnet sein können. Insbesondere wurde beschrieben, wie verschiedene Audiosignale in verschiedene räumliche Bereiche abgestrahlt werden können, so dass die gegenseitige Beeinflussung minimiert bzw. deutlich reduziert wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen wurde dies durch eine Kombination von Strahlformungsalgorithmen mit einem psychoakustischen Modell bewirkt, welches die Audiosignale so abwandelt, dass die Hörbarkeit der Störsignale durch die psychoakustische Maskierung durch das Nutzsignal reduziert wird.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Vorrichtung zur raumselektiven Audiowiedergabe, mit einem Eingang (12) für ein erstes und zweites Audiosignal (141, 142); einem Ausgang (16) für eine Mehrzahl von Lautsprechern (18); einem Strahlformungsverarbeiter (20), der zwischen den Eingang einerseits und den Ausgang andererseits geschaltet ist und ausgebildet ist, um das erste und zweite Audiosignal zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang an die Lautsprecher auszugeben; einem Berechner (28), der ausgebildet ist, um mittels eines Ausbreitungsmodells für das erste und zweite Audiosignal jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in einem ersten Bereich (24) eines Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung (34 ₁, 34 ₂) des jeweiligen Audiosignals zu berechnen; einem Maskierungsschwellenberechner (30), der ausgebildet ist, um abhängig von der Fassung (34 ₁) des ersten Audiosignals eine Maskierungsschwelle (36) zu berechnen; und einem Anpasser (32), der ausgebildet ist, um abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) mit der Fassung (34 ₂) des zweiten Audiosignals die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner die Mehrzahl von Lautsprechern (18) pro Ausgang aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Strahlformungsverarbeiter (20) ausgebildet ist, um eine Strahlformung (602) an dem zweiten Audiosignal (14 ₂) durchzuführen, um eine erste Mehrzahl von Lautsprechersignalen zu erhalten, und die aus dem zweiten Audiosignal erhaltenen Lautsprechersignale über den Ausgang (16) an den Lautsprecher (18) anzulegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der Strahlformungsverarbeiter ausgebildet ist, das erste Audiosignal (141) einer Strahlformung (60 ₁) zu unterziehen, um eine zweite Mehrzahl von Lautsprechersignalen zu erhalten, und die zweite Mehrzahl von Lautsprechersignalen durch Überlagerung (62) mit der ersten Mehrzahl von Lautsprechersignalen über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) anzulegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der der Strahlformungsverarbeiter (26) ausgebildet ist, um die Strahlformung (60 ₁, 60 ₂) an dem ersten und zweiten Audiosignal unterschiedlich – zur raumselektiven Wiedergabe in unterschiedlichen Bereichen (24, 26) des Beschallungsgebietes (22) – durchzuführen, so dass für jeden Bereich eines der Audiosignale ein Sollsignal darstellt, während das jeweils andere Audiosignal in dem jeweiligen Bereich ein Störsignal darstellt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei dem der Berechner (28) ausgebildet ist, um mittels des Ausbreitungsmodells für jedes Audiosignal und für jeden der unterschiedlichen Bereiche jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem jeweiligen Bereich des Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung des jeweiligen Audiosignals zu berechnen, der Maskierungsschwellenberechner (30) ausgebildet ist, um für jeden Bereich des Beschallungsgebietes abhängig von der sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem jeweiligen Bereich des Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung desjenigen Audiosignals, das für den jeweiligen Bereich ein Solsignal darstellt, eine Maskierungsschwelle (36) zu berechnen; und der Anpasser (32) ausgebildet ist, um aus einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) für jeden der Bereiche mit einer sich aus der Fassung (34 ₂) des Audiosignals, das in dem jeweiligen Bereich ein Störsignal darstellt, ergebenden Störung die Ausgabe der Audiosignale zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem die Anzahl der Audiosignale größer zwei ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Maskierungsschwellenberechner ausgebildet ist, um bei der Berechnung der Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung des ersten Audiosignals ein Hintergrundaudiosignal zu berücksichtigen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anpasser ausgebildet ist, um den Strahlformungsverarbeiter so anzusteuern, dass in Frequenzbereichen, in welchen die Fassung des zweiten Audiosignals die Maskierungsschwelle überschreitet, das zweite Audiosignal bei der raumselektiven Wiedergabe global reduziert wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anpasser ausgebildet ist, um den Strahlformungsverarbeiter derart anzusteuern, dass in Frequenzbereichen, in welchen die Fassung des zweiten Audiosignals die Maskierungsschwelle überschreitet, das erste Audiosignal bei der raumselektiven Wiedergabe global verstärkt wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahlformungsverarbeiter ausgebildet ist, um die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals zur raumselektiven Wiedergabe an die Ausgänge durch Durchführung einer Strahlformung an zumindest dem zweiten Audiosignal zu erzielen, wobei der Anpasser ausgebildet ist, um abhängig von dem Vergleich die Strahlformung zu variieren.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anpasser ausgebildet ist, um die Änderung der Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals hinsichtlich absoluter Ausprägung und/oder hinsichtlich einer Änderungsrate der Ausprägung der Änderung zu begrenzen.
Verfahren zur raumselektiven Audiowiedergabe mittels eines zwischen einen Eingang (12) für ein erstes und zweites Audiosignal (14 ₁, 14 ₂) und einen Ausgang (16) für eine Mehrzahl von Lautsprechern (18) geschalteten Strahlformungsverarbeiters (20), der ausgebildet ist, um das erste und zweite Audiosignal zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang an die Lautsprecher auszugeben, mit Berechnen, mittels eines Ausbreitungsmodells für das erste und zweite Audiosignal, jeweils einer sich durch die raumselektive Wiedergabe in einem ersten Bereich (24) eines Beschallungsschalters (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung (34 ₁, 34 ₂) des jeweiligen Audiosignals; abhängig von der Fassung (34 ₁) des ersten Audiosignals, Berechnen einer Maskierungsschwelle (36); und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) mit der Fassung (34 ₂) des zweiten Audiosignals, Beeinflussen der Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18).
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.