DE102016103209A1

DE102016103209A1 - System und Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang

Info

Publication number: DE102016103209A1
Application number: DE102016103209.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander van Laack; Peter Wasserfuhr; Bertrand Stelandre
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-24
Also published as: US20170245091A1; US10448193B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (3) zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang. Das System (3) weist eine Basiseinheit (1) mit mindestens einem Signalprozessor (1a) sowie mindestens einen Lautsprecher (2, 2a–2i) zum Aussenden von Audiosignalen auf. Der Lautsprecher (2, 2a–2i) ist dabei von der Basiseinheit (1) beabstandet in einem Aufstellraum (5) angeordnet. Der mindestens eine Lautsprecher (2, 2a–2i) ist derart konfiguriert, Audiosignale auszusenden sowie mit dem Signalprozessor (1a) der Basiseinheit (1) zu kommunizieren, Daten an die Basiseinheit (1) zu senden und Daten von der Basiseinheit (1) zu empfangen. Der Signalprozessor (1a) ist derart konfiguriert, Daten zum Aussenden von Audiosignalen zu erzeugen sowie Daten zum Bestimmen einer Position und Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers (2, 2a–2i) zu empfangen, wobei die Position und die Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers (2, 2a–2i) automatisch erfasst und vom Signalprozessor (1a) verarbeitet werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang mit dem erfindungsgemäßen System (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang. Das System weist eine Basiseinheit mit mindestens einem Signalprozessor sowie mindestens einen Lautsprecher zum Aussenden von Audiosignalen auf. Der Lautsprecher ist von der Basiseinheit beabstandet in einem Aufstellraum angeordnet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang mit dem erfindungsgemäßen System.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Audiosystemen zum Erzeugen eines Raumklangs aus mehreren Tonspuren, wie 5.1 oder 7.1, das heißt mit Hilfe von fünf oder sieben Lautsprechern und jeweils einem Basslautsprecher, sind die einzelnen Lautsprecher mit dem Abstand zum Hörer und untereinander jeweils sehr exakt anzuordnen und auszurichten, um den gewünschten Raumklang bereitzustellen. Dabei ist es aufgrund der örtlichen Gegebenheiten des Aufstellraums oftmals nur schwer oder nicht möglich, die Lautsprecher weder zum Erzeugen eines qualitativ hochwertigen Stereoklangs noch zum Erzeugen eines qualitativ hochwertigen Raumklangs anzuordnen. Bei unzureichenden örtlichen Gegebenheiten zum Anordnen der Lautsprecher innerhalb des Aufstellraums können lediglich eine schlechte Klangqualität und ein sehr geringes Klangerlebnis erreicht werden. Wenn die örtlichen Gegebenheiten des Aufstellraums eine freie Anordnung der Lautsprecher zulassen, sind die Anordnungen der einzelnen Lautsprecher jedoch mit einem hohen messtechnischen Aufwand verbunden, um ein gutes Klangerlebnis zu erzielen. Dabei werden die Positionen der Lautsprecher manuell bestimmt, was zum einen sehr zeitaufwändig und zum anderen sehr fehleranfällig ist.
Auch bei herkömmlich bekannten objektbasierten Audiosystemen, bei welchen über ein entsprechendes Wellenfeld ein Klang erzeugt wird, welcher den Tönen realer Objekte sehr nahe kommt, ist die genaue Kenntnis des Standortes und der Ausrichtung jedes einzelnen Lautsprechers für das Erzeugen eines optimalen Klangs erforderlich. Erst mit der Kenntnis des Standortes und der Ausrichtung jedes einzelnen Lautsprechers können die entsprechenden Schallwellen erzeugt werden.
In der US 8,494,189 B2 ist eine Vorrichtung zur automatischen Positionserkennung von Lautsprechern beschrieben, welches die Positionen der Lautsprecher nutzt, um einen virtuellen Klang um einen Zuhörer, das heißt einen virtuellen Klangraum, zu erzeugen. Dabei werden jeweils die Abstände zwischen den Positionen der einzelnen Lautsprecher und des Zuhörers berechnet.
In der US 2014/0219456 A1 werden Techniken für Systeme mit mindestens einem Signalprozessor zum Bestimmen von Kugelfunktionskoeffizienten für das Erzeugen von ein oder mehreren Lautsprechersignalen offenbart. Das System ist derart ausgebildet, eine lokale Lautsprecheranordnung zu identifizieren und basierend auf der lokalen Lautsprecheranordnung zu ermitteln, welcher Signalprozessor zu aktivieren ist. Der Signalprozessor ist gleichsam konfiguriert, die Abstände zu den Lautsprechern zu ermitteln.
Aus der EP 2 363 723 A1 gehen ein Lokalisierungssystem, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Lokalisieren in einem Innenraum hervor.
In der US 2004/0071294 A1 wird ein Verfahren zur automatischen Einstellung eines Lautsprechersystems offenbart. Das Verfahren basiert dabei auf einer Technologie für Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten mit Radiowellen, das heißt auf der Übertragung von Signalen zur Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen, abgekürzt als RFID (englisch radio-frequency identification) bezeichnet. Ein RFID-System weist einen am zu lokalisierenden Objekt angeordneten Transponder, auch als Funketikett bezeichnet, mit einem kennzeichnenden Kode sowie ein Lesegerät zum Auslesen des Kodes auf. Jeder Lautsprecher wird mit einem Transponder und einem Kode ausgebildet. An der vom Zuhörer favorisierten Stelle im Raum wird ein Drahtlos-Kommunikationselement angeordnet. Mit Hilfe des RFID-Systems sowie des Drahtlos-Kommunikationselements wird der jeweilige Abstand zwischen der vom Zuhörer favorisierten Stelle im Raum und einem Lautsprecher bestimmt sowie an eine Lautsprechersteuerung übertragen.
Zudem sind herkömmliche Systeme zur Positionserkennung, beispielsweise von mobilen Geräten, im Innenraum bekannt. Die Systeme sind dabei entweder zum Vergleichen eines Signals eines Identifikators mit einer Liste von zugehörigen Identifikatoren in verschiedenen Bereichen des Raumes ausgebildet oder die Systeme sind zum Verfolgen der Bewegung des mobilen Geräts in Bezug zu einer Abbildung des Raums ausgebildet, um jeweils die Position des mobilen Geräts zu bestimmen. Aus der EP 2 881 708 A1 sind beispielsweise ein System und ein Verfahren zur Lokalisierung von mobilen elektronischen Geräten im Innenraum bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme und Verfahren sind sehr komplex und erfordern einen hohen technischen Aufwand. So sind beispielsweise aufgrund von örtlichen Gegebenheiten des Aufstellraums die Lautsprecher entweder nicht derart anordenbar, einen optimalen Raumklang zu erzeugen, oder die Anordnungen der einzelnen Lautsprecher sind sehr zeitaufwändig und sehr fehleranfällig sowie mit einem hohen messtechnischen Aufwand verbunden, um ein gutes Klangerlebnis zu erzielen. Jede Position eines Lautsprechers ist einzeln zu bestimmen. Die einzelnen Lautsprecher des Lautsprechersystems sind nicht beliebig im Raum anordenbar, sondern müssen einen bestimmten Aufstellungsort zugewiesen bekommen, sodass keine flexible Anordnung der Lautsprecher oder des Zuhörers möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang, insbesondere in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs. Dabei sollen das System einfach bedienbar sein und die örtlichen Gegebenheiten des Aufstellraums eine lediglich untergeordnete oder keine Rolle beim Erzeugen eines optimalen Raumklangs spielen. Das System soll mit minimalem Aufwand, zum Beispiel an Zeit und Messtechnik, herstellbar sein, eine minimale Anzahl an Komponenten aufweisen und lediglich minimale Kosten verursachen sowie unempfindlich für Fehler sein. Die Lautsprecher sollen beliebig und flexibel im Raum sowie im Verhältnis zum Zuhörer anordenbar sein.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang gelöst. Das System weist eine Basiseinheit mit mindestens einem Signalprozessor sowie mindestens einen Lautsprecher zum Aussenden von Audiosignalen auf. Der Lautsprecher ist von der Basiseinheit beabstandet in einem Aufstellraum angeordnet.
Nach der Konzeption der Erfindung ist der mindestens eine Lautsprecher derart konfiguriert, Audiosignale auszusenden sowie mit dem Signalprozessor der Basiseinheit zu kommunizieren, insbesondere Daten an die Basiseinheit zu senden und Daten von der Basiseinheit zu empfangen. Der Signalprozessor ist erfindungsgemäß derart konfiguriert, Daten zum Aussenden von Audiosignalen zu erzeugen sowie Daten zum Bestimmen einer Position und Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers zu empfangen. Dabei werden die Position und die Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers im System automatisch erfasst und vom Signalprozessor verarbeitet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Basiseinheit mit dem mindestens einen Signalprozessor sowie der mindestens eine Lautsprecher innerhalb eines Koordinatensystems mit einem Koordinatenursprung angeordnet. Das System erfasst dabei die Position und die Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers durch Abstände vom Koordinatenursprung. Die Basiseinheit ist mit dem mindestens einen Signalprozessor vorteilhaft im Koordinatenursprung des Koordinatensystems als Referenzpunkt angeordnet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der Signalprozessor und der mindestens eine Lautsprecher zum Übertragen von Daten drahtlos miteinander verbunden. Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Komponenten des Systems zur Datenübertragung über Drahtverbindungen miteinander gekoppelt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vielzahl von Lautsprechern ausgebildet. Dabei ist das System derart konfiguriert, die Positionen und die Ausrichtungen der Lautsprecher sowie die relativen Zuordnungen der Lautsprecher untereinander automatisch zu erfassen. Unter einer Vielzahl von Lautsprechern sind mindestens zwei Lautsprecher zu verstehen. Die Lautsprecher sind dabei vorteilhaft in einem dreidimensionalen Raum mit den Richtungen x, y und z beziehungsweise innerhalb des Koordinatensystems angeordnet und ausgerichtet.
Der Signalprozessor ist bevorzugt derart konfiguriert, Audiosignale zu zerlegen. Dabei fließt die Positionserkennung jedes einzelnen Lautsprechers in Parameter der Zerlegung der Audiosignale und in eine Berechnung der auszusendenden Audiosignale jedes Lautsprechers ein. Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Lautsprecher der Vielzahl an Lautsprechern ein Signalprozessor zugeordnet. Dabei sind die Signalprozessoren gemeinsam ansteuerbar ausgebildet.
Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang mit dem erfindungsgemäßen System mit einer Basiseinheit mit mindestens einem Signalprozessor sowie Lautsprechern zum Aussenden von Audiosignalen gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

– automatisches Erfassen absoluter Positionen und Ausrichtungen der Lautsprecher in einem Aufstellraum sowie Senden von Daten der absoluten Positionen und Ausrichtungen an den mindestens einen Signalprozessor,
– automatisches Bestimmen von relativen Positionen der Lautsprecher untereinander und Abständen der Lautsprecher zueinander,
– Empfangen und Zerlegen von Audio-Informationen mindestens einer Audioquelle durch den mindestens einen Signalprozessor,
– Berechnen von jedem Lautsprecher individuell auszusendender Audiosignale unter Einbeziehung der mit der Positionserkennung der Lautsprecher ermittelten relativen Positionen der Lautsprecher durch den mindestens einen Signalprozessor,
– Senden der individuell auszusendenden Audiosignale vom mindestens einen Signalprozessor an die Lautsprecher und
– Wiedergeben der Audiosignale durch die Lautsprecher, wobei abhängig von den Positionen und der Ausrichtung der Lautsprecher ein virtueller Klangraum erzeugt wird.

Beim automatischen Bestimmen der relativen Positionen der Lautsprecher untereinander und der Abstände der Lautsprecher zueinander ist davon auszugehen, dass sämtliche Positionen und Abstände vom Signalprozessor verarbeitet werden, ohne dass jeder einzelne Lautsprecher die Positionen der anderen Lautsprecher oder die einzelnen Abstände zu den anderen Lautsprechern oder sogar die einzelnen Abstände der anderen Lautsprecher untereinander berücksichtigt.
Die Eigenschaften der Audiosignale werden vorteilhaft vom Signalprozessor automatisch angepasst. Damit wird eine flexible Klangwiedergabe unabhängig von den Positionen, den Anordnungen sowie den Ausrichtungen der Lautsprecher ermöglicht. Nach einer alternativen Ausgestaltung, bei welcher jedem Lautsprecher ein Signalprozessor zugeordnet ist, wird für jeden Lautsprecher vom zugehörigen Signalprozessor ein individuelles Audiosignal berechnet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Basiseinheit mit dem mindestens einen Signalprozessor sowie die Lautsprecher innerhalb eines Koordinatensystems mit einem Koordinatenursprung als Referenzpunkt angeordnet sind, werden die Positionen und Ausrichtungen der Lautsprecher durch Abstände vom Koordinatenursprung automatisch erfasst.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Verfahrensschritte auf der Verwendung eines Kommunikationsprotokolls beruhen. Unter einem Kommunikationsprotokoll ist eine Vereinbarung zu verstehen, nach welcher die Datenübertragung zwischen zwei oder mehreren Komponenten abläuft. Das Protokoll definiert dabei eine Menge von Regeln, die Syntax, Semantik und Synchronisation der Datenübertragung als Kommunikation bestimmen.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf die automatische Erkennung der Positionen der Lautsprecher im Aufstellraum, ermöglicht die Verwendung des System beziehungsweise des Verfahrens zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang und ein objektbasiertes Klangsystem in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang weisen zusammenfassend diverse Vorteile auf:

– keine Einzelbestimmung der Positionen der Lautsprecher notwendig,
– Nutzer können die einzelnen Lautsprecher des Lautsprechersystems nach Belieben im Aufstellraum anordnen, da die Position jedes einzelnen Lautsprechers vom System erkannt und im Signalprozessor entsprechend weiterverarbeitet sowie jeweils entsprechende Audiosignale zur Ausgabe durch die Lautsprecher berechnet werden, sodass stets ein optimaler Raumklang erzeugt wird,
– das System ermöglicht eine lautsprecherunabhängige Klangwiedergabe,
– große Flexibilität bei der Anordnung der Lautsprecher,
– einfache Bedienung bei minimaler Störanfälligkeit des Systems,
– minimaler Aufwand an Zeit und Messtechnik zur Inbetriebnahme sowie
– sehr großer optimaler Hörbereich.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Anordnung zum Bestimmen der Position eines Lautsprechers in einem Aufstellraum innerhalb eines Koordinatensystems als Detailansicht des Systems zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang,
2: Anordnung verschiedener Lautsprecher eines objektbasierten Klangsystems im Aufstellraum innerhalb eines Koordinatensystems sowie
3: Anordnung der Lautsprecher im Aufstellraum zum Erzeugen eines virtuellen Klangraums.
In 1 ist eine Anordnung zum Bestimmen der Position eines Lautsprechers 2 mit einer Basiseinheit 1 mit einem Signalprozessor 1a in einem Aufstellraum innerhalb eines Koordinatensystems als Detailansicht des Systems 3 zur Positionserkennung von Lautsprechern 2 und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang dargestellt. Das Koordinatensystem ist durch die Richtungen x und y charakterisiert. Eine Richtung z verläuft jeweils senkrecht zu den Richtungen x und y. Die Richtung z und die damit aufgespannten x-z-Ebene und y-z-Ebene werden analog zur dargestellten x-y-Ebene benutzt. Alle weiteren in Bezug zur x-y-Ebene erläuterten Anordnungen und Ausrichtungen sind analog zur x-z-Ebene und y-z-Ebene anzuwenden. Die Basiseinheit 1 mit dem Signalprozessor 1a ist dabei im Koordinatenursprung (0, 0) des Koordinatensystems angeordnet. Der Lautsprecher 2 ist in einer von den Richtungen x und y aufgespannten Ebene des Koordinatensystems, beabstandet von der Basiseinheit 1 und damit beabstandet vom Koordinatenursprung (0, 0) in einer Position (x₂, y₂) ausgerichtet. Die Abstände des Lautsprechers 2 vom Koordinatenursprung (0, 0) werden in Richtung der x-Achse mit Δx und in Richtung der y-Achse mit Δy angegeben. Auf analoge Angaben zur Ausrichtung in Richtung einer z-Achse wird verzichtet. Die Abstände Δx und Δy zum Koordinatenursprung (0, 0) als Referenzpunkt werden automatisch erfasst und als Information innerhalb des Signalprozessors 1a verarbeitet. Der Lautsprecher 2 ist derart konfiguriert, mit dem Signalprozessor 1a der Basiseinheit 1 zu kommunizieren, das heißt Daten beziehungsweise Signale an die Basiseinheit 1 zu senden und Daten beziehungsweise Signale von der Basiseinheit 1 zu empfangen. Der Signalprozessor 1a ist unter anderem zum Abfragen und Empfangen der Daten zum Bestimmen der Position (x₂, y₂) des Lautsprechers 2 ausgebildet.
Die Abstände Δx, Δy des Lautsprechers 2 vom beispielsweise im Koordinatenursprung (0, 0) angeordneten Signalprozessor 1a können auf verschiedene Arten und Weisen ermittelt und übertragen werden, zum Beispiel mittels Ultraschall, Funk – wie Radar als Funkortung und Funkabstandsmessung auf Basis elektromagnetischer Wellen (englisch „Radio Detection and Ranging“), drahtlose Wiedergabe (englisch „Wifi“ für „wireless fidelity“) oder drahtloses Funknetz (englisch „WLAN“ für „wireless local area network“), Bluetooth, Radio, sowie optischer oder mechanischer Prinzipien, magnetischer Sensoren, eines Globalen Positionsbestimmungssystems (kurz GPS) als Navigationssatellitensystem oder Ähnlichem. Dabei können die Abstände Δx, Δy auch aus einer Kombination der verschiedenen Verfahren ermittelt werden.
Die Kommunikation und damit das Übertragen von Daten beziehungsweise Signalen zwischen dem Lautsprecher 2 und dem Signalprozessor 1a erfolgen über eine Drahtverbindung oder eine drahtlose Verbindung.
Aus 2 geht eine Anordnung verschiedener Lautsprecher 2a bis 2i des als objektbasierten Klangsystems ausgebildeten Systems 3 der Basiseinheit 1 mit dem Signalprozessor 1a hervor. Das gesamte System 3 ist in einem Aufstellraum 5 innerhalb des mit den Richtungen x und y charakterisierten Koordinatensystems angeordnet. Der Aufstellraum 5 wird von einer Raumbegrenzung 6 umschlossen.
Der Lautsprecher 2a ist dabei als ein Center-Lautsprecher zu verstehen, während die Lautsprecher 2b, 2i als rechter und linker Frontlautsprecher angeordnet sind. Die jeweils einerseits der y-Achse des Koordinatensystems angeordneten Lautsprecher 2c, 2d, 2e und die andererseits der y-Achse des Koordinatensystems angeordneten Lautsprecher 2f, 2g, 2h werden auch als Seitenlautsprecher bezeichnet, wobei die Lautsprecher 2e, 2f auch als hintere Lautsprecher angeordnet sind. Bei einer Projektion des objektbasierten Klangsystems 3 in einen Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs wäre die y-Achse des Koordinatensystems in der Ausrichtung des Fahrzeugführers ausgebildet, der Lautsprecher 2a wäre als Center-Lautsprecher auf einer Mittelachse des Kraftfahrzeugs in Blickrichtung seitlich vor dem Fahrzeugführer positioniert, die Lautsprecher 2b, 2c, 2d, 2g, 2h, 2i wären im Bereich der Seitentüren und die Lautsprecher 2e, 2f im Heckbereich des Fahrgastraums angeordnet. Die x-Achse des Koordinatensystems ist senkrecht zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet.
Die Informationen zur Position (x_2a-2i, y_2a-2i), auch als Standort bezeichnet, und zur Ausrichtung jedes einzelnen Lautsprechers 2a–2i im Aufstellraum 5 werden automatisch erkannt und bestimmt sowie an den beispielsweise am Referenzpunkt 4 angeordneten Signalprozessor 1a der Basiseinheit 1 übertragen, welcher zum Erzeugen eines virtuellen Klangraums für ein objektbasiertes Klangerlebnis konfiguriert ist. Dabei werden von jedem einzelnen Lautsprecher 2a–2i die Abstände Δx_2a-2i in Richtung der x-Achse und die Abstände Δy_2a-2i in Richtung der y-Achse vom Koordinatenursprung (0, 0) ermittelt. Aus den Informationen zum Standort und zur Ausrichtung der einzelnen Lautsprecher 2a–2i im Aufstellraum 5 werden die relativen Zuordnungen der Lautsprecher 2a–2i untereinander beziehungsweise zueinander automatisch bestimmt.
Innerhalb des Systems 3 werden Audiosignale erzeugt und von den Lautsprechern 2a–2i wiedergegeben, dabei werden neben der zeitabhängigen Amplitude des Audiosignals die zum Audiosignal zugehörigen Dateninformationen, auch als Metadaten bezeichnet, wie die Position jedes Lautsprechers 2a–2i zum Erzeugen des Audiosignals anhand der Koordinaten x_2a-2i, y_2a-2i, der Pegel, der Frequenzgang, der Hall und der Phasenbezug zu anderen Audiosignalen verarbeitet. Der Signalprozessor 1a zerlegt die Audiosignale basierend auf den Metadaten. Dabei beeinflusst die Positionserkennung jedes einzelnen Lautsprechers 2a–2i des Systems 3 die Parameter der Zerlegung der Signale im Signalprozessor 1a und damit die Berechnung der ausgesendeten Audiosignale jedes Lautsprechers 2a–2i. Beim objektbasierten Audiosystem werden die reinen Audio-Information und die Metadaten über die Eigenschaften des Audiosignals voneinander getrennt, sodass ein Klangereignis pro Spur/Kanal aus zwei Datenströmen ausgebildet ist. Da die Eigenschaften für jedes Klangereignis in allen Parametern separat festgelegt werden können, wird jedes Klangereignis als ein einzelnes Objekt betrachtet und behandelt. Beim objektbasierten Audiosystem sind die Klangereignisse in einem weiten Rahmen skalierbar und anpassungsfähig.
Mit Hilfe eines Berechnungsalgorithmus werden je nach Anwendung die Information zum Erzeugen der Audiosignale im Signalprozessor 1a berechnet und an den entsprechenden Lautsprecher 2a–2i übertragen. Dabei ist eine Anpassung des Klanges an die jeweiligen Parameter des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Fahrgastraums, möglich. Mit Hilfe des Signalprozessors 1a wird abhängig von den Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i), der Anordnung sowie der Ausrichtung der Lautsprecher 2a–2i ein virtueller Klangraum für ein objektbasiertes Klangerlebnis erzeugt, wobei das Klangerlebnis nicht auf den objektbasierten Klang begrenzt ist. Die Eigenschaften der Audiosignale werden vom Signalprozessor 1a automatisch angepasst. Im virtuellen Klangraum werden die Audiosignale auf eindringliche Art und Weise wiedergegeben. Das Klangsystem 3 erlaubt eine von den Lautsprechern 2a–2i, das heißt den Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i), den Anordnungen sowie den Ausrichtung der Lautsprecher 2a–2i, unabhängige und damit vollkommen flexible Klangwiedergabe. Dabei werden die Audio-Informationen einer entsprechenden Audioquelle innerhalb des Signalprozessors 1a zum Erzeugen eines virtuellen Raumklangs, basierend auf der Gesamtanordnung, zerlegt. Anschließend werden die zerlegten Audio-Informationen innerhalb des Systems 3 in Bezug zu den Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i) der Lautsprecher 2a–2i gesetzt. Die Audiosignale werden abschließend mittels des objektbasierten Klangsystems 3 räumlich wiedergegeben.
Das Bestimmen der absoluten Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i), der Anordnung sowie der Ausrichtung der einzelnen Lautsprecher 2a–2i im Aufstellraum 5 beziehungsweise innerhalb des Koordinatensystems, das Bestimmen der relativen Positionen und Abstände der einzelnen Lautsprecher 2a–2i untereinander, das Übertragen der Daten zu den absoluten beziehungsweise relativen Positionen der Lautsprecher 2a–2i an den Signalprozessor 1a sowie das Übertragen der Daten zu den Audiosignalen vom Signalprozessor 1a an die Lautsprecher 2a–2i erfolgen mit Hilfe eines Kommunikationsprotokolls. Dabei werden sämtliche Daten und Signale an den Signalprozessor 1a übertragen sowie vom Signalprozessor 1a verarbeitet und Informationen zu Audiosignalen erzeugt. Nach einer alternativen nicht dargestellten Ausgestaltungsform ist jedem Lautsprecher ein Signalprozessor zugeordnet, wobei die Signalprozessoren zum Austausch von Daten miteinander verknüpft sind.
3 zeigt eine Anordnung der Lautsprecher 2a–2i und der Basiseinheit 1 mit dem Signalprozessor 1a des Klangsystems 3 zum Erzeugen eines virtuellen Klangraums 7 innerhalb des Aufstellraums 5. Der Klangraum 7 wird von einer Begrenzung 8 umschlossen. Die Begrenzung 8 erstreckt sich dabei jeweils von der Frontseite der Lautsprecher 2a–2i zum direkt benachbart angeordneten Lautsprecher 2a–2i, sodass die Begrenzung 8 eine geschlossene Linie ausbildet. Eine optimale Funktion des Klangsystems 3 wird in einem viereckigen Aufstellraum 5 erzielt, in welchem jeder Lautsprecher 2a–2i von der Basiseinheit 1 beziehungsweise dem Signalprozessor 1a aus sichtbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Basiseinheit
1a: Signalprozessor
2, 2a-2i: Lautsprecher
3: System, objektbasiertes Klangsystem
4: Referenzpunkt
5: Aufstellraum
6: Raumbegrenzung
7: virtueller Klangraum
8: Begrenzung virtueller Klangraum 7
x, y: Koordinaten eines Koordinatensystems
Δx, Δy: Abstand zum Referenzpunkt
x₂, y₂: Koordinaten Lautsprecher 2 innerhalb Koordinatensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8494189 B2 [0004]
US 2014/0219456 A1 [0005]
EP 2363723 A1 [0006]
US 2004/0071294 A1 [0007]
EP 2881708 A1 [0008]

Claims

System (3) zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang, aufweisend eine Basiseinheit (1) mit mindestens einem Signalprozessor (1a) sowie mindestens einen Lautsprecher (2, 2a–2i) zum Aussenden von Audiosignalen, wobei der Lautsprecher (2, 2a–2i) von der Basiseinheit (1) beabstandet in einem Aufstellraum (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lautsprecher (2, 2a–2i) derart konfiguriert ist, Audiosignale auszusenden sowie mit dem Signalprozessor (1a) der Basiseinheit (1) zu kommunizieren, Daten an die Basiseinheit (1) zu senden und Daten von der Basiseinheit (1) zu empfangen, und dass der Signalprozessor (1a) derart konfiguriert ist, Daten zum Aussenden von Audiosignalen zu erzeugen sowie Daten zum Bestimmen einer Position und Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers (2, 2a–2i) zu empfangen, wobei die Position und die Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers (2, 2a–2i) automatisch erfasst und vom Signalprozessor (1a) verarbeitet werden.
System (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (1) mit dem mindestens einen Signalprozessor (1a) sowie der mindestens eine Lautsprecher (2, 2a–2i) innerhalb eines Koordinatensystems mit einem Koordinatenursprung angeordnet sind, wobei die Position und die Ausrichtung des mindestens einen Lautsprechers (2, 2a–2i) durch Abstände (Δx, Δy) vom Koordinatenursprung automatisch erfasst werden.
System (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (1a) und der mindestens eine Lautsprecher (2, 2a–2i) zum Übertragen von Daten drahtlos miteinander verbunden sind.
System (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Lautsprechern (2, 2a–2i) ausgebildet ist, wobei das System (3) derart konfiguriert ist, die Positionen und die Ausrichtungen der Lautsprecher (2, 2a–2i) sowie die relativen Zuordnungen der Lautsprecher (2a–2i) untereinander automatisch zu erfassen.
System (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalprozessor (1a) derart konfiguriert ist, Audiosignale zu zerlegen, wobei die Positionserkennung jedes einzelnen Lautsprechers (2, 2a–2i) in Parameter der Zerlegung der Audiosignale und eine Berechnung der auszusendenden Audiosignale jedes Lautsprechers (2, 2a–2i) einfließen.
System (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Lautsprecher (2, 2a–2i) ein Signalprozessor zugeordnet ist, wobei die Signalprozessoren gemeinsam ansteuerbar ausgebildet sind.
Verfahren zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang mit einem System (3) mit einer Basiseinheit (1) mit mindestens einem Signalprozessor (1a) sowie Lautsprechern (2, 2a–2i) zum Aussenden von Audiosignalen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend folgende Schritte: – automatisches Erfassen absoluter Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i) und Ausrichtungen der Lautsprecher (2, 2a–2i) in einem Aufstellraum (5) sowie Senden von Daten der absoluten Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i) und Ausrichtungen an den mindestens einen Signalprozessor (1a), – automatisches Bestimmen von relativen Positionen der Lautsprecher (2, 2a–2i) untereinander und Abständen der Lautsprecher (2, 2a–2i) zueinander, – Empfangen und Zerlegen von Audio-Informationen mindestens einer Audioquelle durch den mindestens einen Signalprozessor (1a), – Berechnen von jedem Lautsprecher (2, 2a–2i) individuell auszusendender Audiosignale unter Einbeziehung der mit der Positionserkennung der Lautsprecher (2, 2a–2i) ermittelten relativen Positionen der Lautsprecher (2, 2a–2i) durch den mindestens einen Signalprozessor (1a), – Senden der individuell auszusendenden Audiosignale vom mindestens einen Signalprozessor (1a) an die Lautsprecher (2, 2a–2i), – Wiedergeben der Audiosignale durch die Lautsprecher (2, 2a–2i), wobei abhängig von den Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i) und der Ausrichtung der Lautsprecher (2, 2a–2i) ein virtueller Klangraum (7) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (1) mit dem mindestens einen Signalprozessor (1a) sowie die Lautsprecher (2, 2a–2i) innerhalb eines Koordinatensystems mit einem Koordinatenursprung als Referenzpunkt (4) angeordnet sind, wobei die Positionen (x_2a-2i, y_2a-2i) und Ausrichtungen der Lautsprecher (2, 2a–2i) durch Abstände (Δx, Δy) vom Koordinatenursprung automatisch erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Verfahrensschritte auf der Verwendung eines Kommunikationsprotokolls beruhen.
Verwendung eines System (3) zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder Verwendung des Verfahrens zur Positionserkennung von Lautsprechern und zur Wiedergabe von Audiosignalen als Raumklang nach einem der Ansprüche 7 bis 9, in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs.