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Die Erfindung betrifft ein Rechnersystem für ein Fahrzeug. Heutzutage lässt sich eine steigende Anzahl von Signalquellen in Fahrzeugen beobachten, die Fahrzeuginsassen eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen bereitstellen. Hierbei kommen oftmals getrennte Hardwaresysteme zum Einsatz, die beispielsweise Warnungen mittels Warntönen durch Piepser ausgeben und separat davon Multimediainhalte mittels Lautsprechern ausgeben.
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Die
DE 10 2013 226 700 A1 offenbart eine Fahrzeugelektronikeinheit mit einer Recheneinheit, mittels der ein unsicheres Endgerät über eine Endgeräteschnittstelle mit einem Fahrzeug sicher verbunden werden kann. Dazu wird ein Hypervisor eingesetzt, der virtuelle Maschinen bereitstellen und verwalten kann. Es wird eine erste virtuelle Maschine bereitgestellt, die über eine von dem Hypervisor gesicherte Kommunikationsschnittstelle mit zumindest einer zweiten virtuellen Maschine verbunden ist. Die Endgeräteschnittstelle der Recheneinheit ist direkt mit der ersten virtuellen Maschine verbunden. Die direkte Verbindung wird dadurch erreicht, dass die Endgeräteschnittstelle exklusiv der ersten virtuellen Maschine zugeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass keine andere virtuelle Maschine einen direkten Zugriff auf die Daten der Endgeräteschnittstelle hat und von ihr beeinflusst werden kann. Der Datenaustausch wird von der ersten virtuellen Maschine über den Hypervisor durch die gesicherte Kommunikationsschnittstelle gewährleistet.
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Die
DE 10 2012 205 301 A1 offenbart eine Rechner-Architektur zur Steuerung einer elektronischen Datenverarbeitung in einem Fahrzeug, wobei zur Steuerung der Datenverarbeitung mindestens zwei virtuelle Maschinen eingesetzt werden, die über eine Virtualisierungsschicht parallel auf einer Recheneinrichtung betrieben werden. Die erste und die zumindest zweite virtuelle Maschine genügen unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen und eine optische Ausgabe von Daten der virtuellen Maschinen ist über eine Steuerrecheneinheit der Recheneinrichtung an eine Ein-/Ausgabeeinheit der Recheneinrichtung vorgesehen. Die Virtualisierungsschicht ist derart programmiert, dass die Ein-/Ausgabeeinheiten jeder virtuellen Maschine zur Verfügung gestellt werden.
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Der Artikel „VERGATA et al.“ erschienen in „Herausforderungen durch Echtzeitbetrieb“, Springer Berlin Heidelberg, 2012, S. 21-28, offenbart eine Rechnersystemarchitektur für den Echtzeitbetrieb in einem Fahrzeug, die den Integrationsprozess vereinfacht und es ermöglicht, zeit- und eventgesteuerte Funktionen auf einer Hardwareplattform zu vereinen. Durch das Gruppieren von Funktionen, die bestimmten Kernen statisch zugeordnet werden, werden verschiedene Funktionen voneinander separiert und damit die konfliktbehaftete Priorisierung der Laufzeit ausgeschlossen.
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Die
DE 11 2007 003 199 T5 offenbart ein hardwareseitiges Managementsystem für Audiomeldung im Fahrzeug, bei dem ein Fahrzeugführer eine Audiomeldung auswählen kann und diese höher oder niedriger priorisieren kann.
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Die
US 2006/0074684 A1 offenbart ein hardwareseitiges Akustikkontrollsystem für ein Fahrzeug, die eine Priorisierung der Ausgabe eines Radios oder eines Navigationsgeräts basierend auf dem Zustand des Fahrers, der durch eine Interaktion mit dem Kontrollsystem bestimmt wird, vornimmt.
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Die
WO 2008/082350 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Priorisieren von Tönen in einem Fahrzeug, wobei verschiedene Tonquellen offenbart sind, die mit jeweils einem Eingang eines Kontrollsystems durch ein Kabel verbunden sind. Die Priorität wird durch den Eingang des Kontrollsystems fest vorgegeben.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rechnersystem für ein Fahrzeug anzugeben, das eine zuverlässige Ausgabe von Audiosignalen ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Rechnersystem für ein Fahrzeug, welches eine Recheneinheit zur Ausführung einer elektronischen Verarbeitung und/oder Verwaltung von Signalen umfasst. Ferner umfasst das Rechnersystem eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Audiosignals, die signaltechnisch mit der Recheneinheit gekoppelt ist.
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Die Recheneinheit umfasst eine Virtualisierungsschicht, eine zentrale virtuelle Verwaltungseinheit und mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit. Die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit ist jeweils über die Virtualisierungsschicht signaltechnisch mit der virtuellen Verwaltungseinheit gekoppelt.
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Die Virtualisierungsschicht ist zu einem parallelen Betreiben eines Betriebssystems der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit auf der Recheneinheit parallel zu einem jeweiligen Betriebssystem der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit ausgebildet. Die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit ist zur Bereitstellung eines Signals ausgebildet, welches repräsentativ ist für ein auszugebendes Audiosignal. Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ist zur Steuerung der Ausgabe eines jeweiligen Signals der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit über die Ausgabeeinheit ausgebildet.
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In vorteilhafter Weise ermöglicht das Rechnersystem einen sicheren, robusten und gegebenenfalls zertifizierten Betrieb mehrerer virtueller Signalgebereinheiten sowie der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit auf einer einzigen Recheneinheit. Die Virtualisierungsschicht weist der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit sowie der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit dabei Hardwareressourcen der Recheneinheit zu.
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Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ermöglicht eine zentrale Verwaltung der bereitgestellten Signale, so dass beispielsweise sicherheitsrelevante Inhalte zuverlässig wiedergegeben werden können und zugleich beitragen wird, eine Ablenkung eines Fahrers des Fahrzeugs gering zu halten. Der Ausgabeeinheit kann beispielsweise eine virtuelle Ausgabeeinheit vorgeschalten sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Rechnersystem eine Datenschnittstelle, die signaltechnisch mit der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit gekoppelt ist.
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Dies ermöglicht eine uni- oder bidirektionale Datenübertragung zum Informationsaustausch zwischen der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit und weiteren dem Fahrzeug zugeordneten Hardwaresystemen. Beispielsweise handelt es sich bei der Datenschnittstelle um eine Anbindung an ein Bussystem des Fahrzeugs.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit zusätzlich direkt signaltechnisch mit der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit gekoppelt.
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Dies hat den Vorteil, dass die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit einer jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit besonders einfach und sicher relevante Informationen übermitteln kann. Eine direkte signaltechnische Kopplung der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit mit der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Signalfluss zwischen der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit und der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit nicht notwendigerweise über die Virtualisierungsschicht verläuft. Beispielsweise werden Information über einen Betriebszustand des Fahrzeugs an die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit übermittelt, wenn eine Zertifizierung der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit gewährleistet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines haptischen und/oder optischen Signals ausgebildet.
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Beispielsweise zusätzlich zu einer akustischen Ausgabe können haptische oder optische Signale ausgegeben werden, sodass eine Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs gezielt auf eine Situation gelenkt werden kann. In vorteilhafter Weise ermöglicht das Rechnersystem eine zentrale Verwaltung der Signale, sodass beispielsweise widersprüchliche Hinweise vermieden werden können und zu der geringen Ablenkung des Fahrers beigetragen wird. Die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit ist in diesem Zusammenhang zur Bereitstellung eines Signals ausgebildet, welches repräsentativ ist für ein auszugebendes haptisches bzw. optisches Signal.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit als virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet.
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Dies trägt dazu bei, eine Mehrzahl virtueller Signalgebereinheiten zuverlässig zu verwalten. Beispielsweise sind die virtuellen Signalgebereinheiten dazu hierarchisch unter der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit angeordnet, so dass zunächst durch die mindestens eine als virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildete virtuelle Signalgebereinheit eine Steuerung eines jeweiligen Signals eingangsseitig der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit erfolgt. Mittels der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit erfolgt anschließend die Steuerung der Ausgabe der jeweiligen Signale eingangsseitig der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit über die Ausgabeeinheit.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet eine Bewertung des durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signals durchzuführen. Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ist ferner ausgebildet, die Ausgabe des durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signals an der Ausgabeeinheit abhängig von der Bewertung zu Steuern.
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Dies trägt dazu bei, eine Mehrzahl virtueller Signalgebereinheiten zuverlässig zu verwalten. Durch Bewertung der einzelnen Signale kann sichergestellt werden, dass beispielsweise relevante Informationen bevorzugt ausgegeben werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellte Signal zumindest eines aus:
- - Ein zeitlicher Verlauf des auszugebenden Audiosignals,
- - eine Berechnungsvorschrift zur Erzeugung des zeitlichen Verlaufs des auszugebenden Audiosignals,
- - ein Zeiger zu einem Eintrag in einer ersten Datenbank, umfassend den zeitlichen Verlauf des auszugebenden Audiosignals.
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Dies ermöglicht eine effiziente Übertragung der Signale. Insbesondere im Hinblick auf sicherheitsrelevante Informationen wird dabei zu einer besonders schnellen, zuverlässigen und robusten Übertragung beigetragen.
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Der zeitliche Verlauf des auszugebenden Audiosignals kann auch als sogenannter „Stream“ oder Datenstrom bezeichnet werden. Der zeitliche Verlauf des auszugebenden Audiosignals kann insbesondere kodiert sein, beispielsweise zur effizienten Übertragung des Signals. Die Berechnungsvorschrift zur Erzeugung des zeitlichen Verlaufs des auszugebenden Audiosignals und/oder der Zeiger zu dem Eintrag in der ersten Datenbank kann bzw. können auch als sogenanntes „Event“ oder Ereignis bezeichnet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet den zeitlichen Verlauf des auszugebenden Audiosignals abhängig von dem durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signal zu ermitteln.
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Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit kann in diesem Zusammenhang insbesondere einen Eingang, einen Dekodierer, eine erste Datenbank sowie einen Verlaufserzeuger umfassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rechnersystem ausgebildet der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit zumindest eines folgender erster Merkmale des durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signals bereitzustellen aus:
- - Sicherheitsrelevanz des Signals,
- - Dringlichkeit des Signals,
- - Zertifizierung der mindestens einen virtuellen Signalgebereinheit.
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Dies trägt dazu bei, eine Mehrzahl durch jeweilige virtuelle Signalgebereinheiten bereitgestellte Signale zuverlässig zu verwalten. Insbesondere können beispielsweise sicherheitsrelevante Informationen bevorzugt ausgegeben werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rechnersystem ausgebildet der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit zumindest eines folgender zweiter Merkmale des durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signals bereitzustellen aus:
- - Richtung des auszugebenden Audiosignals,
- - Position des auszugebenden Audiosignals,
- - Art des auszugebenden Audiosignals,
- - Anzahl an Kanälen des auszugebenden Audiosignals.
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Insbesondere können so Informationen gezielt für einzelne Fahrzeuginsassen wiedergegeben werden. Beispielsweise können unterschiedliche Informationen gleichzeitig und separat wiedergegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass zu der geringen Ablenkung des Fahrers beigetragen wird. Die Art des auszugebenden Audiosignals kann beispielsweise ein Datenstrom oder ein Ereignis sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet, die Bewertung abhängig von den ersten Merkmalen und/oder abhängig von den zweiten Merkmalen des durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit bereitgestellten Signals durchzuführen.
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In vorteilhafter Weise kann die Ausgabeeinheit dadurch so angesteuert werden, dass jeweilige Informationen zu einem passenden Zeitpunkt am passenden Ort ausgegeben werden. Insbesondere können sicherheitsrelevante Informationen zeitnah und zuverlässig ausgegeben werden. Ferner kann zu der geringen Ablenkung des Fahrers beigetragen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet, im Falle eines Bereitstellens durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit zumindest zweier Signale zu einer sich überschneidenden Ausgabe, eine Lautstärke zeitgleich auszugebender Audiosignale abhängig von der Bewertung anzupassen.
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In vorteilhafter Weise können so Informationen abhängig von deren Relevanz zeitgleich ausgegeben werden. Ferner kann bei Stummschaltung zumindest eines auszugebenden Audiosignals beitragen werden, die Aufmerksamkeit des Fahrers gezielt auf eine Information zu richten. Der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit ist in diesem Zusammenhang insbesondere ein Mixer zugeordnet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet, im Falle eines Bereitstellens durch die mindestens eine virtuelle Signalgebereinheit zumindest zweier Signale zu einer sich überschneidenden Ausgabe, einen Vergleich der sich überschneidend auszugebenden Signale durchzuführen und einen Ausgabezeitpunkt der Signale abhängig von dem Vergleich anzupassen.
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In vorteilhafter Weise können so Signale abhängig von deren Informationsgehalt zeitgleich ausgegeben werden. Beispielsweise können optische oder haptische Signale im Rhythmus eines auszugebenden Audiosignals oder von einer gleichen Richtung her bezüglich des Fahrzeuginsassen ausgegeben werden.
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Beispielsweise können für den Fahrer sicherheitskritische Audiosignale auf Lautsprechern wiedergegeben werden, welche räumlich nahe bezüglich des Fahrers angeordnet sind, und sicherheitsunkritische Audiosignale wie Musik auf Lautsprechern wiedergegeben werden, die räumlich entfernt bezüglich des Fahrers angeordnet sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rechnersystem ausgebildet, der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit einen Betriebszustand des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Der Betriebszustand umfasst beispielsweise eine aktuelle Fahrsituation, wie beispielsweise eine Autobahnfahrt des Fahrzeugs oder einen Stillstand des Fahrzeugs im Stau.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit ausgebildet, abhängig von dem Betriebszustand eine Anpassung des auszugebenden Audiosignals durchzuführen, die zumindest eines umfasst aus:
- - Anpassung einer Lautstärke des auszugebenden Audiosignals,
- - Anpassung einer Tonhöhe des auszugebenden Audiosignals,
- - Beaufschlagung des auszugebenden Audiosignals mit einem Effekt,
- - Beaufschlagung des auszugebenden Audiosignals mit einem Filter.
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In vorteilhafter Weise trägt dies dazu bei, dass Informationen von Fahrzeuginsassen besonders gut aufgenommen werden können. Insbesondere trägt dies zu einer geringen Ablenkung des Fahrers bei. Bei einer Autobahnfahrt kann dabei beispielsweise die Lautstärke des auszugebenden Audiosignals erhöht werden, so dass eine Wahrnehmung der Ausgabe durch den Fahrer trotz erhöhtem Umgebungsgeräusch ermöglicht wird. Ferner kann die Ausgabe auf eine vorgegebene Einstellung des Fahrers angepasst werden. Das Rechnersystem umfasst in diesem Zusammenhang beispielsweise eine zweite Datenbank, in der korrespondierend zu der Fahrsituation die Anpassung des auszugebenden Audiosignals hinterlegt ist.
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Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Rechnersystem in schematischer Darstellung,
- 2 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben des Rechnersystems.
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Heutzutage können in einem Fahrzeug eine Mehrzahl von Audioquellen wie Musik, Telefonie, Navigation, Radio/CD und sogenannte „Apps“, also Programme wie beispielsweise zur Wiedergabe von Musik, eingebunden sein, die jeweils Signale bereitstellen deren Ausgabe über ein Lautsprechersystem des Fahrzeugs erfolgt. Weiterhin kann das Fahrzeug eine Vielzahl von Sicherheitssystemen wie Bremsassistenten, Blindspotwarnung, Abstandsregelsystem und Parkpilot umfassen, die jeweils Signale mit akustischen Warnungen und Informationen bereitstellen, um einen Fahrer auf erkannte Gefahren oder Probleme hinzuweisen. Die verschiedenen sicherheitskritischen, akustischen oder multimedialen Signale unterscheiden sich dabei in ihren Merkmalen, also einer Art des Signals, einer Sicherheitsrelevanz des Signals, einer Dringlichkeit des Signals und einer Zertifizierung der Audioquelle.
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In diesem Zusammenhang wird ein Rechnersystem für das Fahrzeug zur gemeinsamen Verwaltung und Priorisierung der verschiedenen Signale und zur ganzheitlichen Ausgabe über das Lautsprechersystem vorgeschlagen.
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1 zeigt ein Rechnersystem 1 für ein Fahrzeug, welches eine Ausgabe A auf einer Ausgabeeinheit 5 steuert und verwaltet. Das Rechnersystem 1 umfasst eine Recheneinheit 3 sowie die Ausgabeeinheit 5.
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Die Recheneinheit 3 umfasst eine Virtualisierungsschicht 7, eine zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 sowie mehrere virtuelle Signalgebereinheiten 11, 13, 15. Die Recheneinheit 3 stellt mittels der Virtualisierungsschicht 7 jeweils virtuelle Hardware für die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 und den virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 zur Verfügung.
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Die Virtualisierungsschicht 7 separiert in diesem Zusammenhang jeweils parallel laufende Softwaresysteme der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9 und den virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 in sicherer, robuster und falls erforderlich zertifizierter Weise.
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Die virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 sind jeweils Komponenten, die Signale S1, S2, S3 erzeugen, die jeweils repräsentativ sind für ein auszugebendes Audiosignal an der Ausgabeeinheit 5. Die Signale S1, S2, S3 werden über die Virtualisierungsschicht 7 an die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 übertragen.
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In anderen Ausführungsbeispielen sind die Signale S1, S2, S3 beispielsweise zusätzlich oder alternativ repräsentativ für ein auszugebendes optisches oder haptisches Signal an der Ausgabeeinheit 5.
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Die Signale S1, S2, S3 können sich beispielsweise abhängig von der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit 11, 13, 15 in ihrer Art unterscheiden. Beispielsweise kann die virtuelle Signalgebereinheit 11, die das Signal S1 bereitstellt, ein multimediales System sein. Das Signal S1 ist beispielsweise repräsentativ für auszugebende Musik, ein auszugebendes Telefonat, ein auszugebendes Audiosignal des Radios, eine auszugebende Sprachausgabe der Navigation, ein auszugebendes Audiosignal von sogenannten „Apps“ oder ein auszugebendes Audiosignal einer externen Audioquelle wie beispielsweise bei einer Datenübertragung aus dem Internet. Das Signal S1 ist insbesondere ein sogenannter „Audiostream“ oder Audiodatenstrom, der einen zeitlichen Verlauf des auszugebenden Audiosignals in kodierter Form, wie beispielhaft MP3-, oder FLAC-kodiert, oder in unkodierter Form, wie beispielhaft ein 16 Bit lineares Signal, umfasst.
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Die virtuelle Signalgebereinheit 13, die das Signal S2 bereitstellt, kann beispielsweise ein sicherheitskritisches System sein. Das Signal S2 ist dann beispielsweise repräsentativ für ein auszugebendes Warnsignal. In einer Ausführungsvariante ist das Signal S2 ein sogenanntes „Event“ oder Ereignis, das eine Berechnungsvorschrift zur Erzeugung des zeitlichen Verlaufs des auszugebenden Audiosignals bzw. Warnsignals umfasst. Das Signal S2 kann ferner eine Verknüpfung zu einem Eintrag in einer ersten Datenbank 23 herstellen, der den zeitlichen Verlauf des auszugebenden Audiosignals bzw. Warnsignals umfasst. Das Ereignis enthält also insbesondere Daten von Warnungen oder Informationen, die zur Erzeugung des auszugebenden Audiosignals erforderlich sind. Die Warnungen können dabei insbesondere Informationen von einem Sicherheitssystem des Fahrzeugs enthalten, wie beispielsweise von Parkpilot, Bremsassistent oder Abstandsregelsystem. In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Signal S2 ein Audiodatenstrom sein.
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Die virtuelle Signalgebereinheit 15, die das Signal S3 bereitstellt, kann beispielsweise ein sicherheitsunkritisches System sein. Das Signal S3 ist dann beispielsweise repräsentativ für ein auszugebendes Hinweissignal. In einer Ausführungsvariante ist das Signal S3 ein Ereignis. Das Ereignis enthält in diesem Fall insbesondere unkritische Informationen wie beispielsweise eine Information über einen eingehenden Telefonanruf. In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Signal S3 ein Audiodatenstrom.
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Ferner können die Signale S1, S2, S3 unterschiedliche Merkmale aufweisen, die beispielsweise mit dem jeweiligen Signal S1, S2, S3 übertragen werden. Als erste Merkmale M1 (vergleiche 2) des Signals S1, S2, S3 können beispielsweise eine Sicherheitsrelevanz des jeweiligen Signals S1, S2, S3 und/oder eine Dringlichkeit des jeweiligen Signals S1, S2, S3 und/oder eine Zertifizierung der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit 11, 13, 15 übertragen werden. Die Zertifizierung der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit 11, 13, 15 ist beispielsweise repräsentativ für eine überprüfte Kompatibilität der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheit 11, 13, 15 mit dem Rechnersystem 1.
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Zusätzlich und/oder alternativ können als zweite Merkmale M2 (vergleiche 2) des Signals S1, S2, S3 beispielsweise eine Richtung des auszugebenden Audiosignals und/oder eine Position des auszugebenden Audiosignals und/oder die Art des auszugebenden Audiosignals und/oder eine Anzahl an Kanälen des auszugebenden Audiosignals übertragen werden.
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Beispielsweise wird jeder virtuellen Signalgebereinheit 11, 13, 15 über die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 eine virtuelle Ausgabeeinheit zur Verfügung gestellt, das eine virtuelle Ausgabe der Signale S1, S2, S3 ermöglicht, beispielhaft gerichtet und positionsabhängig.
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Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 dient als zentrale Einheit zur Verwaltung, Verarbeitung und Wiedergabe der Signale S1, S2, S3 und führt alle Informationen zusammen. Die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 umfasst in diesem Zusammenhang einen Eingang 19, einen Dekodierer 21, die erste Datenbank 23, einen Verlaufserzeuger 25, einen Mixer 27 und eine Steuereinheit 29.
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Beispielsweise obliegt die alleinige Kontrolle über die Recheneinheit 3 der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9. In diesem Zusammenhang umfasst beispielsweise die Steuereinheit 29 ein Programm, das im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 2 näher erläutert wird.
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In einem Schritt PS1 wird das Programm gestartet, in dem beispielsweise Variablen initialisiert werden.
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In einem Schritt PS3 werden die Signale S1, S2, S3 durch die jeweiligen virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 erzeugt. Mittels der Virtualisierungsschicht 7 werden die Signale S1, S2, S3 ferner übertagen an die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 und im Eingang 19 aufgenommen. Das Programm wird anschließend in einem Schritt PS5 fortgesetzt.
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In dem Schritt PS5 werden die ersten und zweiten Merkmale M1, M2 ermittelt. Das Programm wird anschließend in einem Schritt PS7 fortgesetzt.
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In dem Schritt PS7 erfolgt abhängig von den jeweiligen ersten und zweiten Merkmalen M1, M2 eine Bewertung B der Signale S1, S2, S3. Beispielsweise erfolgt in diesem Zusammenhang eine Priorisierung von jeweiligen Signalen S1, S2, S3, die eine hohe Sicherheitsrelevanz und Dringlichkeit aufweisen.
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Im Falle, dass ein jeweiliges Signal S1, S2, S3 ein Ereignis ist, kann die Steuereinheit 29 beispielsweise auf die erste Datenbank 23 zugreifen und einen zu dem jeweiligen Signal S1, S2, S3 korrespondierenden zeitlichen Verlauf des auszugebenden Audiosignals auslesen. Alternativ, beispielsweise im Falle, dass die erste Datenbank 23 keinen zu dem auszugebenden Audiosignal korrespondierenden zeitlichen Verlauf umfasst, kann die Steuereinheit 29 den zeitlichen Verlauf mittels des Verlaufserzeugers 25 generieren. Dabei wird im Rahmen der Priorisierung der jeweiligen Signale S1, S2, S3 durch die Steuereinheit 29 anhand der ersten und zweiten Merkmale M1, M2 insbesondere ermittelt, welche zu den Signalen S1, S2, S3 korrespondierenden zeitliche Verläufe von dem Verlaufserzeuger 25 generiert werden.
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Alternativ, im Falle, dass das jeweilige Signal S1, S2, S3 ein Audiodatenstrom ist, kann beispielsweise auf ein Auslesen der ersten Datenbank 23 oder eine Verlaufsgenerierung mittels des Verlaufserzeugers 25 verzichtet werden.
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Im Falle, dass das jeweilige Signal S1, S2, S3 kodiert ist kann das jeweilige Signal S1, S2, S3 an den Dekodierer 21 zur Dekodierung übermittelt werden. Dabei wird im Rahmen der Priorisierung der jeweiligen Signale S1, S2, S3 durch die Steuereinheit 29 anhand der ersten und zweiten Merkmale M1, M2 insbesondere eine Reihenfolge ermittelt, in der die jeweiligen Signale S1, S2, S3 von dem Dekodierer 21 verarbeitet werden. Das Programm wird in einem Schritt PS9 fortgesetzt.
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In dem Schritt PS9 wird ein Betriebszustand Z des Fahrzeugs ermittelt. Der Betriebszustand Z des Fahrzeugs umfasst beispielsweise eine aktuelle Fahrsituation wie eine Autobahnfahrt oder einen Stillstand im Stau. Der Betriebszustand Z kann beispielsweise ergänzend weitere Situationen umfassen, bei der beispielsweise ein Fahrzeuginsasse im Fahrzeug telefoniert. In diesem Zusammenhang ist der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9 beispielsweise eine zweite Datenbank 31 zugeordnet (vergleiche 1), in der korrespondierend zu vorgegebenen Betriebszuständen verschiedene Modi gespeichert sind, die audiorelevante Einstellungen zu den verschiedenen Situationen enthalten. Beispielsweise umfassen die Modi einen Autobahnmodus, einen Staumodus, einen Telefonmodus oder ähnliches. Beispielsweise umfassen die audiorelevanten Einstellungen eine Musikauswahl, ein Lautstärkenverhältnis und Fahrervorlieben.
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Beispielsweise wird der Betriebszustand Z abhängig von einer Gesamtheit der Signale S1, S2, S3 und deren Merkmalen M1, M2 durch die Steuereinheit 29 ermittelt. Zum Beispiel kann in diesem Zusammenhang das Hinweissignal S3 über den eingehenden Telefonanruf der virtuellen Signalgebereinheit 15 repräsentativ sein für ein Telefonat des Fahrzeuginsassen im Fahrzeug.
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Dem Rechnersystem 1 können beispielsweise zusätzlich über eine Datenschnittstelle 17 (vergleiche 1) Daten einer nicht näher dargestellten Sensoreinheit wie beispielsweise einem Mikrofon bereitgestellt werden, so dass der Betriebszustand Z des Fahrzeugs ferner abhängig von Informationen zur Umgebung des Fahrzeugs, wie beispielhaft einem Umgebungslärmpegel ermittelt werden kann. Das Programm wird anschließend in einem Schritt PS11 fortgesetzt.
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In dem Schritt PS11 werden die unterschiedlichen dekodierten, oder generierten oder aus der ersten Datenbank 23 abgerufenen zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 von dem Verlaufserzeuger 25 empfangen. Der Verlaufserzeuger 25 führt abhängig von dem Betriebszustand Z und den dazu korrespondierenden Modi eine Anpassung F der auszugebenden Audiosignale durch. In diesem Zusammenhang erfolgt ein Anpassen einer Lautstärke der jeweiligen zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 und/oder ein Anpassen einer Tonhöhe der jeweiligen zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 und/oder eine Beaufschlagung der zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 mit einem Effekt und/oder eine Beaufschlagung der zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 mit einem Filter. Das Programm wird anschließend in einem Schritt PS13 fortgesetzt.
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In dem Schritt PS13 werden die durch die Anpassung F adaptierten zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 an den Mixer 27 übermittelt. Abhängig von der Bewertung B und der Anpassung F wird die Ausgabe A ermittelt.
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Dabei wird im Falle, dass sich die auszugebenden einzelnen zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 zeitlich überschneiden, ein Vergleich der jeweiligen sich überschneidenden Signale S1, S2, S3 durchgeführt. Im Falle, dass die sich überschneidenden Signale S1, S2, S3 eine gleiche oder ähnliche Informationsausgabe repräsentieren wird ein Ausgabezeitpunkt der jeweiligen Signale miteinander vereinheitlicht. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang ein Ausgabezeitpunkt eines rhythmischen Warntons auf ein rhythmisches Aufleuchten eines Hinweislämpchens angepasst werden. Ein solches Anpassen kann auch als Korrelation der Signale S1, S2, S3 bezeichnet werden.
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Ferner wird im Falle, dass sich die auszugebenden einzelnen zeitlichen Verläufe der Signale S1, S2, S3 zeitlich überschneiden, eine Lautstärke der jeweiligen sich überschneidenden Signale S1, S2, S3 abhängig von der Bewertung B der jeweiligen Signale S1, S2, S3 angepasst. Dabei wird durch die Steuereinheit 29 anhand der ersten und zweiten Merkmale M1, M2, insbesondere ermittelt, welche der jeweiligen Signale S1, S2, S3 bevorzugt bei einem Abmischen durch den Mixer 27 dargestellt werden oder welche Ereignisse abhängig von dem Betriebszustand Z des Fahrzeugs nicht ausgegeben werden.
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Im Falle, dass ein jeweiliges Signal S1, S2, S3 repräsentativ ist für ein auszugebendes audiorelevantes Signal zur beispielsweise optischen oder haptischen Ausgabe, wird statt der Lautstärke des auszugebenden Signals S1, S2, S3 eine Intensität des auszugebenden Signals S1, S2, S3 wie beispielsweise eine Helligkeit der optischen Ausgabe angepasst.
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Durch die Bewertung B sowie der Ausgabe A der Signale S1, S2, S3 abhängig von der Bewertung B wird ein Beitrag geleistet, dass sicherheitskritische Signale bevorzugt behandelt und ausgegeben werden und das Rechnersystem 1 diesbezüglichen Anforderungen von Sicherheitsrichtlinien für Fahrzeuge genügt.
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Die Ausgabe A umfasst dabei insbesondere ein ganzheitliches Audiosignal, welches die aktuelle Fahrsituation widerspiegelt, den gewählten Modi entspricht und adaptiv auf die aktuelle Fahrsituation angepasst ist. Das ganzheitliche Audiosignal bezeichnet dabei insbesondere eine gewichtete Überlagerung der sich zeitlich überschneidenden Signale S1, S2, S3, die repräsentativ sind für ein auszugebendes Audiosignal, bei dem die Gewichtung der Priorisierung und Filterung abhängig von der Bewertung B und der Anpassung F entspricht.
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Das ganzheitliche Audiosignal wird abschließend an einen Lautsprecher der Ausgabeeinheit 5 übermittelt und wiedergegeben, beispielsweise über ein Mehrkanallautsprechersystem. Die einzelnen Lautsprecher 33, 35, 37, 39 des Mehrkanallautsprechersystems werden dabei gezielt angesteuert, so dass eine positions- und richtungsabhängige Wiedergabe ermöglicht wird. Eine Anzahl der Lautsprecher 33, 35, 37, 39 muss dabei nicht notwendigerweise mit den in 1 dargestellten Lautsprechern 33, 35, 37, 39 übereinstimmen. Vielmehr ist es denkbar, dass die Ausgabeeinheit 5 bevorzugt mehr als vier Lautsprecher, oder auch weniger Lautsprecher umfasst.
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Die Ausgabe A umfasst beispielsweise zusätzlich ein ganzheitliches audiorelevantes Signal, zur Ansteuerung weiterer audiorelevanter Elemente 41 der Ausgabeeinheit 5. Dies können zum Beispiel Tonerzeuger wie ein Piezoaktor in einer Frontscheibe des Fahrzeugs sowie Tonvernichter wie im Motorlager des Fahrzeugs sein. Ferner können dies beispielsweise haptische Elemente wie ein vibrierender Sitz oder optische Elemente wie Lichteffekte oder Anzeigen sein. Das Programm wird anschließend beendet.
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In vorteilhafter Weise ermöglich das Rechnersystem 1 sicherheitskritische Warnungen und unkritische Multimediainhalte zuverlässig mittels einer gemeinsamen Recheneinheit 3 zu verwalten und auszugeben. Es können mehrere virtuelle Signalgebereinheiten 11, 13, 15 mit unterschiedlichen Softwarequalitäten im Hinblick auf ihre Zertifizierbarkeit oder Sicherheitsrelevanz auf der gemeinsamen Rechnereinheit 3 verwendet werden. Die virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 sind dabei voneinander unabhängig, sodass beispielsweise bei Fehlfunktion einer der virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 die Funktion des gesamten Rechnersystems 1 nicht beeinflusst wird. Dies bietet Vorteile für Entwickler von externen, nichtzertifizierten oder unsicheren Softwaresystemen, die mit dem Rechnersystem 1 trotz geringerer Sicherheitsmerkmale in dem Fahrzeug mit hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden können.
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Da nur die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 einen Zugriff auf die Recheneinheit 3, also deren Ein- und Ausgänge, Hardwarebeschleuniger und ähnliches hat, lässt sich die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 mit den höchsten Sicherheitsanforderungen realisieren. Dies ist möglich, da die virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 und die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 durch die Virtualisierungsschicht 7 separiert sind und die jeweiligen virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 mit geringen Sicherheitsanforderungen die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 nicht beeinflussen. Dies führt zur Unabhängigkeit der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9 und den virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 sowie den virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 untereinander. Weiterhin können durch die Zusammenführung aller virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 und der zentralen virtuellen Signalverwaltungseinheit 9 auf einer gemeinsamen Recheneinheit 3 eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit und bessere Flexibilität des gesamten Rechnersystems 1 bei gleichzeitig geringeren Kosten gewährleistet werden.
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Mit dem Rechnersystem 1 sind die für die Ausgabe A benötigte Priorisierung, Robustheit und die Sicherheitsanforderungen gewährleistet. Zudem gibt das Zusammenführen aller im Fahrzeug vorhandenen Informationen und Audioquellen die Möglichkeit, die aktuelle Fahrsituation in ganzheitlicher Weise auszugeben. Dies sorgt für eine geringe Verwirrung des Fahrers, da die Vielzahl an Informationen für den Fahrer auf die aktuelle Fahrsituation aufbereitet, angepasst und zusammengefasst werden kann.
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In einer Ausführungsvariante können einzelne Instanzen der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9 wie zum Beispiel der Steuereinheit 29, der Verlaufserzeuger 25, der Mixer 27 oder der ersten Datenbank 23 auch innerhalb der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 eingesetzt werden, um eine Vorberechnung bestimmter zeitlicher Verläufe der jeweiligen Signale S1, S2, S3 durchzuführen. Dies kann zum Beispiel eine aufwändige Dekodierung oder eine komplexe Umsetzung oder Adaption eines bestimmten Ereignisses in ein auszugebendes Audiosignal sein. Dies ermöglicht insbesondere bei komplexen Audioverarbeitungen den hohen Sicherheitsanforderungen an das Rechnersystem 1 zu genügen, indem eine Überlastung durch eine Auslagerung oder die Gefahr von Abstürzen des Rechnersystems 1 vermieden wird.
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In einer weiteren Ausführungsvariante werden keine Modi verwendet und die Anpassung F der Signale S1, S2, S3 bzw. eine Adaption des ganzheitlichen Ausgangssignals auf die aktuelle Fahrsituation wird lediglich anhand einer Menge aktuell eingehender Ereignisse oder Audiodatenströme vorgenommen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Rechnersystem 1 derart ausgebildet, dass jeder Lautsprecher 33, 35, 37, 39 der Ausgabeeinheit 5 einzeln angesteuert wird oder ein einfaches Stereosignal ausgegeben wird. Dies ermöglicht eine Wiedergabe von richtungsbasierten und positionsbasierten Audiosignalen, die anhand der Informationen und Ereignisse ermittelt und erzeugt werden können. Beispielsweise meldet ein Spurwechselassistent ein Hindernis auf einer linken hinteren Seite des Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang umfasst die Ausgabe A einen Warnton, der über den oder die jeweiligen der Lautsprecher 33, 35, 37, 39 ausgegeben wird, die auf dieser Seite, insbesondere korrespondierend zu dem Hindernis, im Fahrzeug angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Mixer 27 in dem Rechnersystem 1 als Stereo- oder 3D-Mixer ausgebildet. Bei einem 3D-Mixen werden die den einzelnen virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 zugeordneten virtuelle Ausgabeeinheiten so zusammengemischt, dass alle räumlichen Lokalisierungen der auszugebenden Audiosignale in der Ausgabe A des späteren ganzheitlichen Audiosignals erhalten bleiben. Weiterhin kann der 3D-Mixer die auszugebenden Audiosignale der virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 so abmischen, dass diese jeweils auf einen Fahrzeuginsassen im Fahrzeug angepasst werden und somit Signale 11, 13, 15 mehrerer virtueller Signalgebereinheiten 11, 13, 15 gezielt räumlich dargestellt werden können. Beispielsweise kann die Ausgabe A eine auszugebende Sprachausgabe der Navigation bezüglich des Fahrzeugs vorne lokalisiert umfassen. Gleichzeitig kann die Ausgabe A eine auszugebende, durch einen Fahrzeuginsassen auf einer Rückbank des Fahrzeugs eingestellte Musik, bezüglich des Fahrzeugs hinten lokalisiert umfassen, beispielsweise obwohl beide auszugebenden Audiosignale der jeweiligen virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 zum Ausgeben auf den virtuellen Ausgabeeinheiten vorne lokalisiert sind.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die virtuellen Ausgabeeinheiten mittels Binauraltechnik von dem Rechnersystem 1 verwaltet, die mit einer geringen Anzahl wie beispielsweise lediglich zwei Lautsprechern eine räumliche Darstellung von Audiosignalen für Fahrzeuginsassen im Fahrzeug ermöglichen. Durch gezielte Ansteuerung der Ausgabeeinheit 5 können mehrere virtuelle binaurale Ausgabeeinheiten erzeugt werden, die dann für mehrere Fahrzeuginsassen eine räumliche akustische Darstellung ermöglichen, obwohl im Fahrzeug nur eine Ausgabeeinheit 5 zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang können beispielsweise sogenannte „Head Related Transfer Functions“ (HRTF) eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsvariante wird die Umgebungslautstärke außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs von einem Mikrofon aufgenommen und an die zentrale virtuelle Verwaltungseinheit 9 übersandt. Die Informationen können von der Steuereinheit 29 verwendet werden, um eine Geräuschunterdrückung oder Echoeffekte beispielsweise in der Telefonie zu vermeiden, oder die Gesamtlautstärke des Rechnersystems 1 anzupassen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante können einzelne Signalgebereinheiten können auf anderen Recheneinheiten betrieben werden und über vorhandene Bussysteme kommunizieren, beispielsweise über die Datenschnittstelle 17. Die durch diese Signalgebereinheiten bereitgestellten Signale können beispielsweise ebenfalls die ersten und zweiten Merkmale M1, M2 umfassen. Dadurch lassen sich die Vorteile der zentralen virtuellen Verwaltungseinheit 9 und der virtuellen Signalgebereinheiten 11, 13, 15 auch auf derartige verteilte Rechnersysteme nutzen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist jede virtuelle Signalgebereinheit 11, 13, 15 dezentral angeordnet und stellt die jeweiligen Signale S1, S2, S3, die an einen zentralen Mixer gesendet werden, unabhängig bereit. Der zentrale Mixer erzeugt dann unter Beachtung feststehender Regeln ein gemischtes Ausgangssignal.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit 29 die Bewertung B frei den Merkmalen M1, M2 des Signals S1, S2, S3 vornehmen, indem eine Identifikation des Signals S1, S2, S3 über die virtuelle Signalgebereinheit 11, 13, 15 ermittelt wird.
