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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum Steuern eines Akustiksystems eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Steuergerät zum Steuern eines Akustiksystems des Kraftfahrzeugs.
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Aus der US 2009 / 0 154 725 A1 ist eine Vorrichtung für eine akustische Korrektur für ein Audiosystem eines Fahrzeug bekannt. Dort werden mittels einer ersten und einer zweiten akustischen Analyseeinheit eine Zielfrequenzcharakteristik und eine gemessene Frequenzcharakteristik an einer spezifizierten Hörposition gewonnen. Darauf basierend wird mittels einer akustischen Korrektureinheit eine Equalizer des Audiosystems eingestellt.
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Die
US 5,434,783 A befasst sich mit einem aktiven Steuersystem für ein Fahrzeug. Dieses umfasst eine Steuereinheit mit einem neuronalen Netz, welches ein Signal von einem Geräusch- und/oder Vibrationsdetektionsmittel empfängt. Das neuronale Netz vergleicht einen auf dem empfangenen Signal basierenden Steuer-Vorhersagewert mit einem Steuer-Zielwert, um einen Parameter des neuronalen Netzes zu korrigieren. Die Steuereinheit gibt dann ein Signal an einen Aktuator aus, um einen Geräusch- und/oder Vibrationszustand des Fahrzeugs zu steuern.
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Aus der
DE 10 2006 036 318 A1 ist eine Schallfeld-Kompensationsvorrichtung und ein Schallfeld-Kompensationsverfahren bekannt.
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Die
DE 10 2008 008 501 A1 offenbart ein Verfahren zur situativen Berechnung des Akustikverhaltens eines Fahrzeuginnenraums mittels eines akustischen Algorithmus. In den akustischen Algorithmus fließen Akustikparameter ein, welche anhand einer tatsächlichen Sitzbelegung in dem Fahrzeuginnenraum ausgewählt werden. Die Akustikparameter können bei einem Fahrzeughersteller durch Tests mit realen Personen bestimmt und festgelegt werden. Bei der Auswahl der Akustikparameter können geometrische Einflussfaktoren berücksichtigt werden. Durch die situationsspezifischen Akustikparameter soll eine höhere Realitätsbezogenheit als bei einem statischen Verfahren ohne Berücksichtigung der echten Fahrzeuginnenraumbelegung erzielt werden.
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Die
DE 103 08 414 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Akustiksystems im Fahrzeug. Dabei wird mittels eines Innenraum-Sensierungssystems der Innenraum erfasst. Mittels eines Objekterkennungssystems wird zumindest die Lage des Kopfes einer Person im Innenraum erkannt. Abhängig von der Sitzbelegung und der Lage des Kopfes wird für die Insassen eine optimierte Einstellung des Akustiksystems automatisch vorgenommen. Die in realer Zeit überwachte Kopfneigung beziehungsweise Kopfdrehung kann zur optimierten Anpassung der Amplitude und Phase der Signale aus verschiedenen Lautsprechern im Fahrzeug benutzt werden. Mittels eines Mikrofonsystems können Störgeräusche an einem Wirk-Ort detektiert und mit bekannten Verfahren zur aktiven Rauschunterdrückung reduziert werden. Insgesamt soll so eine verbesserte Steuerung des Akustiksystems erreicht werden.
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Aus der
DE 10 2004 022 379 A1 ist ein Klangoptimierungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dabei kann eine Fahrgastzelle mittels einer Audio/Stereoanlage beschallt werden, deren Klangkulisse auf einzelne oder eine Gruppe von Sitzpositionen umschaltbar und/oder einstellbar ist. Die Klangkulisse ist dabei in Ansprechen auf wenigstens ein Sitzbelegungssignal an aktuell belegte Sitzpositionen anpassbar.
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Es ist bekannt, dass in einem Kraftfahrzeug nicht immer Bedingungen vorliegen, die ohne Weiteres einen optimalen Klang oder eine optimale Tonwiedergabe in dem Kraftahrzeug ermöglichen. Es ist zudem bekannt, dass ein Fahrzeuginnenraum nicht nur herstellerseitig - etwa durch einen Einsatz unterschiedlicher Materialien oder Ausstattungsmerkmale -, sondern auch nutzerseitig - etwa durch Positionswechsel, Ein- oder Verstellungen oder transportierte Gegenstände - in seiner Konfiguration veränderlich ist. Im Sinne der nachfolgend beschriebenen Erfindung bezieht sich eine bestimmte Innenraumkonfiguration oder deren Veränderung auf Merkmale, Eigenschaften oder Maßnahmen, die einen Einfluss auf einen Klang oder eine Tonwiedergabe, allgemein auf akustische Eigenschaften oder ein akustisches Verhalten des Fahrzeuginnenraums haben. Mit anderen Worten befasst sich die nachfolgende Erfindung mit Innenraumkonfigurationen eines Kraftfahrzeugs, die eine akustische Eigenschaft eines Innenraums des Kraftfahrzeugs beeinflussen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effektive und effiziente Klangoptimierung in einem Fahrzeuginnenraum für eine Vielzahl von möglichen Innenraumkonfigurationen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Steuern eines Akustiksystems eines Kraftfahrzeugs. Ein Akustiksystem im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei zumindest einen oder mehrere in dem Kraftfahrzeug angeordnete Lautsprecher umfassen, welche mit einem zur Durchführung des Verfahrens eingerichteten Steuergerät verbunden sind und durch dieses gesteuert werden. Das Akustiksystem kann zudem beispielsweise einen Verstärker, entsprechende Verbindungen zu den Lautsprechern und/oder weitere elektrische, elektronische und/oder akustische Komponenten aufweisen. Das Akustiksystem kann also beispielsweise eine Stereoanlage oder einen Multimediasystem sein oder umfassen.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst wenigstens eine mit positiven und/oder negativen Merkmalen annotierte Referenzeinstellung des Akustiksystems für eine vorgegebene, eine akustische Eigenschaft oder ein akustisches Verhalten eines Innenraums des Kraftfahrzeugs beeinflussende Innenraumkonfiguration des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit der Referenzeinstellung ist in dem Innenraum durch das Akustiksystem ein Referenzklang erzeugbar. Anschließend wird eine Veränderung der Innenraumkonfiguration detektiert. Es wird dann iterativ ein durch eine jeweils aktuelle Einstellung des Akustiksystems hervorgerufener aktueller Klang in dem Innenraum gemessen und die jeweils aktuelle Einstellung mittels eines selbstlernenden Algorithmus automatisch an die detektierte veränderte Innenraumkonfiguration angepasst. Der selbstlernende Algorithmus minimiert dabei durch automatische Variation wenigstens eines Parameterwertes des Akustiksystems und unter Berücksichtigung der wenigstens einen annotierten Referenzeinstellung einen Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang. Durch das iterative Anpassen der Einstellung des Akustiksystems, das heißt die iterative Veränderung oder Anpassung des aktuellen Klangs, kann diese also an den Referenzklang angenähert werden.
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Somit ergibt sich trotz der Veränderung der Innenraumkonfiguration für einen Insassen in dem Innenraum weiterhin ein durch Minimierung des Unterschiedes zu dem Referenzklang optimierter Klang, das heißt ein unabhängig von der jeweiligen Innenraumkonfiguration optimierter Klang- oder Höreindruck. Der Referenzklang und der optimierte Klang können sich beispielsweise durch ein Minimum an unerwünschtem Übersprechen oder an unerwünschten Interferenzen zwischen von unterschiedlichen Lautsprechern erzeugten Geräuschen auszeichnen. Der optimale Klang kann dabei vorteilhaft automatisch eingestellt oder erzielt werden. Hierdurch wird also eine manuelle Nachregelung der Parameterwerte des Akustiksystems durch den Insassen, also einen Nutzer des Kraftfahrzeugs, unnötig, wodurch ein Nutzungskomfort gesteigert werden kann. Ebenso kann durch die Vermeidung von Bedienhandlungen, insbesondere während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs, eine Sicherheit im Verkehrsgeschehen erhöht werden.
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Die Referenzeinstellung und die jeweils aktuelle Einstellung des Akustiksystems können beispielsweise durch einen jeweils zugeordneten Parameterwert oder einen jeweiligen Satz von Parameterwerten von einem oder mehreren einstellbaren oder anpassbaren Parametern des Akustiksystems gegeben sein. Wird das Akustiksystem gemäß den durch die Referenzeinstellung angegebenen Parameterwerten eingestellt, so ergibt sich bei einem Betrieb des Akustiksystems in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs der Referenzklang, wenn das Kraftfahrzeug beziehungsweise der Innenraum gemäß der vorgegebenen Innenraumkonfiguration konfiguriert ist. Es gibt also eine Zuweisung oder Zuordnung zwischen der Referenzeinstellung beziehungsweise dem Referenzklang und der vorgegebenen Innenraumkonfiguration.
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Vorteilhaft kann der Referenzeinstellung zusätzlich zu der Innenraumkonfiguration eine weitere vorgegebene Bedingung und/oder ein weiterer vorgegebener Zustand zugeordnet sein. Dies kann beispielsweise eine Umgebungs- oder Umweltbedingung in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Fahrzustand des Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise eine Geschwindigkeit, ein anliegender Gang, eine Drehzahl, oder dergleichen mehr. Die Umgebungsbedingung kann beispielsweise angeben, auf welcher Art von Straße oder auf welchem Untergrund sich das Kraftfahrzeug bewegt und/oder welches Wetter in der Umgebung des Kraftfahrzeugs herrscht. Da derartige Faktoren eine Geräuschkulisse und somit den Klang oder Klangeindruck in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs beeinflussen können, kann hierdurch vorteilhaft spezifiziert werden, unter welchen Bedingungen oder in welchen Situationen die Referenzeinstellung den Referenzklang erzeugt beziehungsweise zur Erzeugung des Referenzklangs geeignet ist.
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Parameter des Akustiksystems, deren Parameterwerte durch die Referenzeinstellung beziehungsweise die jeweils aktuelle Einstellung gegeben oder beschrieben werden können, können beispielsweise eine, insbesondere lautsprecherspezifische, absolute und/oder relative Lautstärke, eine relative Phase beziehungsweise ein relativer Phasenversatz oder eine relative Phasenbeziehung für einen Lautsprecher bezogen auf einen oder mehrere andere Lautsprecher, eine Equalizer-Einstellung, wie beispielsweise eine Filtergüte beziehungsweise Bandbreite, eine Mittenfrequenz und eine Amplitude beziehungsweise Amplitudenänderung für ein oder mehrere Frequenzbänder, sein. Durch die Referenzeinstellung und die jeweils aktuelle Einstellung kann also eine jeweilige bestimmte Tongestaltung (englisch „Sound Design“) erzeugt beziehungsweise realisiert werden.
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Durch das Annotieren der Referenzeinstellung können sich aus dieser ergebende positive und/oder negative Merkmale oder Charakteristika des Referenzklangs dem selbstlernenden Algorithmus vorgegeben, also kenntlich gemacht werden. Die annotierte Referenzeinstellung und/oder der sich daraus ergebende Referenzklang, welcher ebenfalls annotiert sein kann, können beispielsweise als Trainingsdaten beziehungsweise als Zielwert verwendet werden, insbesondere, wenn der selbstlernende Algorithmus in Form eines neuronalen Netzes realisiert ist oder ein neuronales Netz umfasst. Die jeweils aktuelle Einstellung und/oder der jeweils aktuelle Klang können dann als Eingangsgrößen für den selbstlernenden Algorithmus oder das neuronale Netz dienen, um - beispielsweise durch Fehlerrückführung oder Rückpropagierung (englisch „Backpropagation“) - den jeweils aktuellen Klang iterativ dem Referenzklang anzugleichen. Es kann also beispielsweise ein geführtes Lernen, beispielsweise in einem konvolutionalen neuronalen Netz (CNN, englisch „convolutional neural network“) angewendet werden.
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Der Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang kann beispielsweise durch eine unterschiedliche Gesamtlautstärke, eine unterschiedliche räumliche Symmetrie, einen unterschiedlichen Frequenzgang, ein unterschiedliches Spektrum, einen unterschiedlichen Störgeräuschepegel, ein unterschiedliches Signal-Rausch-Verhältnis, oder dergleichen mehr gegeben sein, insbesondere jeweils an einem bestimmten Wahrnehmungsort. Der Wahrnehmungsort kann beispielsweise durch eine oder mehrere vorgegebene Positionen innerhalb des Innenraums des Kraftfahrzeugs angegeben beziehungsweise bestimmt sein. Der Wahrnehmungsort kann einer jeweiligen Position eines Kopfes des jeweiligen Insassen oder jeweiligen Positionen von Ohren des jeweiligen Insassen entsprechen.
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Das Vorgeben der Referenzeinstellung kann beispielsweise durch Abspeichern der Referenzeinstellung beziehungsweise der entsprechenden Parameterwerte in einem Speicher, auf den das zum Steuern des Akustiksystems eingerichtete Steuergerät Zugriff hat, erfolgen. Das Vorgeben kann ebenso ein Abrufen der Referenzeinstellung beziehungsweise der entsprechenden Parameterwerte aus einem derartigen Speicher durch das Steuergerät bedeuten.
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Zum Messen des jeweils aktuellen Klangs können in dem Innenraum, insbesondere an einem dem jeweiligen Wahrnehmungsort nächstliegenden Innenverkleidungsteil und/oder an einer Sitzanlage des Kraftfahrzeugs, insbesondere an einer Kopfstütze der Sitzanalage, jeweils ein oder mehrere Mikrofone angeordnet sein, die den jeweils aktuellen Klang erfassen und über eine jeweilige Verbindung direkt oder indirekt an das Steuergerät übermitteln.
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Die jeweilige Innenraumkonfiguration kann durch eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren und Einzelaspekte bestimmt sein, die beispielhaft in unterschiedlichen Kategorien zusammengefasst werden können. So können in einer ersten Kategorie statische Gestaltung- und Ausstattungsmerkmale des Kraftfahrzeugs zusammengefasst werden. Hierzu zählen beispielsweise eine Karosserieforum, eine Anzahl und Größe von Karosserieöffnungen, wie beispielsweise ein Vorhandensein und gegebenenfalls eine Form und Größe einer Dachöffnung, beispielsweise eines Schiebedaches, ein Material und eine Beschaffenheit von dem Innenraum zugewandten Oberflächen, optionale aber festverbaute Ausstattungskomponenten, wie beispielsweise Ablagefächer oder Raumunterteilungen, wie etwa ein einen Gepäckraum abgrenzendes Netz oder Gitter, und dergleichen mehr. In dem Innenraum eingesetzte Materialien, insbesondere der dem Innenraum zugewandten Oberflächen, können sich beispielsweise durch ihre unterschiedlichen Schallabsorptions- und Schallreflexionseigenschaften auf die akustischen Eigenschaften beziehungsweise das akustische Verhalten des Innenraums und somit auf den sich bei einer bestimmten Einstellung des Akustiksystems in dem Innenraum ergebenden Klang oder Klangeindruck auswirken. So kann beispielsweise ein lederner Bezug einer Sitzanlage einen anderen akustischen Einfluss haben als ein entsprechender Textilbezug. In ähnlicher Art und Weise können sich etwa eine Wahl beispielsweise von Kunststoff, Holz oder Metall als Material für zumindest einige der dem Innenraum zugewandten Oberflächen, beispielsweise von Innenausstattungselementen oder Innenverkleidungsteilen, ebenso wie eine Wahl der jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit - glatt, aufgeraut oder, insbesondere dreidimensional, strukturiert - auf die akustischen Eigenschaften des Innenraums und somit auf den mit einer bestimmten Einstellung des Akustiksystems erzeugten Klang oder dessen Charakteristika auswirken.
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In einer zweiten Kategorie können beispielsweise dynamische beziehungsweise dynamisch veränderbare oder einstellbare Ausstattungsmerkmale oder Komponenten des Kraftfahrzeugs und/oder deren jeweilige Einstellung oder deren jeweiliger Zustand zusammengefasst werden. Hierunter zu verstehen sind solche Bauteile oder Elemente, die von dem jeweiligen Insassen bedarfsgerecht unterschiedlich eingestellt oder zwischen mehreren Zuständen oder Stellungen verstellt werden können. Diese zweite Kategorie umfasst also beispielsweise öffnen- und schließbare Karosserieöffnungen oder -durchbrüche, wie beispielsweise Seitenfenster, Dachöffnungen, eine Gepäckraum- oder Heckklappe, ebenso wie öffnen- und schließbare oder verstellbare Klappen, Luken, Deckel, Abdeckungen und dergleichen mehr. Zu der zweiten Kategorie zählen beispielsweise auch Einstellungen und Ausrichtung der Sitzanlage oder Sitzanlagen des Kraftfahrzeugs, also beispielsweise eine Position oder Stellung eines Sitzes in Längs- und/oder Querrichtung des Kraftfahrzeugs, eine Lehnenneigung und gegebenenfalls eine Rotationsstellung des Sitzes um eine Fahrzeughochachse.
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Die Faktoren oder Elemente dieser zweiten Kategorie können ebenfalls die akustischen Eigenschaften oder das akustische Verhalten des Innenraums beeinflussen. Dies kann insbesondere eine Schallausbreitung und einen Störgeräuschepegel betreffen. Während beispielsweise ein geschlossenes Seitenfenster für zusätzliche Reflexionen von Schall aus dem Innenraum zurück in den Innenraum und gleichzeitig für eine reduzierte Schallimmission aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs in den Innenraum hinein sorgt, wirkt sich dasselbe Fenster in einem geöffneten Zustand gegenteilig aus. Ein durch eine Klappe oder einen Deckel verschließbares Staufach kann in einem geöffneten Zustand beispielsweise ein zusätzliches Resonanzvolumen bilden, dessen Einfluss auf die akustischen Eigenschaften oder das akustische Verhalten des Innenraums durch Schließen der Klappe oder des Deckels entfallen oder zumindest verringert wird.
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In einer dritten Kategorie können nicht zum Kraftfahrzeug selbst gehörige Faktoren zusammengefasst werden. Dies kann insbesondere eine Beladung oder Befüllung des Innenraums mit fahrzeugfremden Gegenständen, beispielsweise Transportgut, Gepäck, Kleingegenständen und dergleichen mehr, sowie deren Anordnung oder Verteilung und/oder Beschaffenheit betreffen oder umfassen. Zu der dritten Kategorie kann auch eine Belegung oder Besetzung des Innenraums durch Insassen, also Personen, die sich in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs aufhalten, zählen. Hier kann insbesondere eine Anzahl und eine jeweilige Position oder Verteilung der Insassen innerhalb des Innenraums für die akustischen Eigenschaften des derart belegten und dadurch in seiner Konfiguration veränderten Innenraums relevant sein.
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Bisherige Methoden zur Klangoptimierung verfolgen beispielsweise den Ansatz, für eine Vielzahl von unterschiedlichen Innenraumkonfigurationen eine jeweilige Referenzeinstellung manuell zu bestimmen und, beispielsweise bei der Herstellung des jeweiligen Kraftfahrzeugs ab Werk, vorzugeben. Vor dem Hintergrund der Vielzahl von möglichen Innenraumkonfigurationen, dem zunehmend auftretenden Anspruch innerhalb des Innenraums mehrere voneinander unabhängige Klangbereiche oder Klangzonen - hier kurz als Zonen bezeichnet - zu erzeugen und zu steuern, sowie der dafür notwendigen zunehmenden Anzahl von separaten Lautsprechern oder Tonquellen, ist ein solcher Ansatz nicht mit vertretbarem Zeit- und Kostenaufwand und in einer zufriedenstellenden Qualität praktikabel realisierbar. Es zeichnet sich ab, dass sich diese Problematik in Zukunft durch das Aufkommen von autonomen Kraftfahrzeugen noch verstärken kann, welche gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen einen erhöhten Gestaltungsfreiraum, also eine größere Flexibilität bei der Innenraumgestaltung, beispielsweise hinsichtlich der Anordnung und Ausrichtung von Sitzanlagen, bieten und somit eine erhöhte Anzahl von möglichen Innenraumkonfigurationen aufweisen können.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet vorteilhaft die Notwendigkeit, für eine unüberschaubare Anzahl von Innenraumkonfigurationen jeweils manuell eine klangoptimierte Referenzeinstellung zu bestimmen und schafft gleichzeitig die Möglichkeit, dynamisch und flexibel auch nach der Herstellung und Übergabe des Kraftfahrzeugs an den jeweiligen Endbenutzer oder Endverbraucher auf Veränderungen, insbesondere auch auf unvorhersehbare oder unvorhergesehene, Veränderungen der Innenraumkonfiguration durch entsprechende Anpassung der jeweiligen Einstellung des Akustiksystems automatisch zu reagieren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es also, über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs hinweg stets automatisiert einen optimalen Klang in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erzeugen beziehungsweise bereitzustellen und zwar insbesondere auch dann, wenn für eine während der Lebensdauer, also während des Betrieb des Kraftfahrzeugs eine Innenraumkonfiguration entsteht, für die herstellerseitig keine optimierte Referenzeinstellung vorgegeben wurde.
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Durch die automatisierte Anwendung des selbstlernenden Algorithmus und die durch diesen vorgenommene automatische Variation kann gegenüber einem herkömmlichen, manuellen Verfahren zudem ein größerer Bereich eines jeweiligen Zustands- oder Parameterraums des Akustiksystems abgedeckt beziehungsweise durchlaufen oder durchsucht werden, um eine optimale Einstellung des Akustiksystems aufzufinden, also den jeweils aktuellen Klang zu optimieren, das heißt so weit wie möglich an den Referenzklang anzunähern. Hierdurch kann es zudem ermöglicht werden, ein aus klanglicher Sicht optimales Ergebnis, also eine optimierte jeweils aktuelle Einstellung, unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Lautsprechern und/oder Verstärkerkanälen zu erreichen. Somit kann Energie beim Betrieb durch aktive Ansteuerung nur einer minimal notwendigen Anzahl von Lautsprechern und/oder Herstellungs-, Material- und Kostenaufwand bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs durch eine Minimierung der Anzahl verbauter Lautsprecher und/oder Verstärkerkanäle eingespart werden.
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Der Referenzklang und der jeweils aktuelle Klang können durch vorgegebene Klangcharakteristika beschrieben werden. Allgemein können diese Klangcharakteristika für unterschiedliche Tonsignale gelten. Derartige Tonsignale, deren Klang durch die vorliegende Erfindung optimierbar ist, können beispielsweise eine Musik- oder Medienwiedergabe, eine Sprachwiedergabe - etwa eines Telefongespräches -, eine Wiedergabe simulierter Fahr-, Fahrzeug-, Motor- und/oder Umgebungsgeräusche sein. Eine klangoptimierte Wiedergabe von Umgebungsgeräuschen kann beispielsweise in schallisolierten Kraftfahrzeugen eine akustische Indikation der jeweiligen Fahrzeugumgebung ermöglichen. So können beispielsweise, insbesondere selektiv, Umgebungsgeräusche durch die Steuerung des Akustiksystems derart in dem Innenraum wiedergegeben werden, dass der jeweilige Insasse auf beispielsweise sicherheitsrelevante Aspekte der Umgebung aufmerksam gemacht wird. Beispielsweise kann durch eine Steuerung des Akustiksystems ein Geräusch eines anderen Verkehrsteilnehmers aus einem begrenzten Raumwinkelbereich wiedergegeben werden, sodass eine Richtung, aus der diese Wiedergabe den Insassen erreicht, derjenigen Richtung entspricht, in der sich der entsprechende andere Verkehrsteilnehmer aus Sicht des Insassen tatsächlich befindet.
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Es kann ein Schwellenwert für den Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang vorgegeben werden. Wird durch das Anpassen der Einstellung oder Einstellungen des Akustiksystems dieser Schwellenwert unterschritten, so kann dies als Abbruchbedingung für das iterative Messen und Anpassen verwendet werden. Das Iterieren kann also beendet werden, sobald sich der jeweils aktuelle Klang um höchstens den vorgegebenen Unterschied oder Betrag von dem jeweiligen Referenzklang unterscheidet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der selbstlernende Algorithmus beim iterativen Anpassen der jeweils aktuellen Einstellung den positiven Merkmalen entsprechende Eigenschaften des jeweils aktuellen Klangs betont und/oder den negativen Merkmalen entsprechende Eigenschaften des jeweils aktuellen Klangs abschwächt. Aufgrund der in der Praxis notwendigerweise beschränkten Anzahl von unabhängigen Klangquellen, also beispielsweise Lautsprechern, und/oder eines beschränkten Dynamik- oder Einstellumfangs ist ein perfekter Klang ohne unerwünschtes Übersprechen aus anderen Bereichen oder Zonen und unter vollständiger Unterdrückung oder Aufhebung von Störgeräuschen nicht immer erzielbar. Durch die Annotierungen, also die Kennzeichnung positiver, das heißt erwünschter, und/oder negativer, das heißt unerwünschter, Merkmale oder Eigenschaften der Referenzeinstellung und/oder des Referenzklangs kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass der selbstlernende Algorithmus stets zuverlässig eine optimale Einstellung findet beziehungsweise vornimmt. Sind beispielsweise in dem Referenzklang unerwünschte Anteile, wie beispielsweise Störgeräusche oder ein Übersprechen aus einer anderen Klangzone, enthalten, so kann durch die Annotierung und die Vorgabe an den selbstlernenden Algorithmus diese negativen Merkmale abzuschwächen, vorteilhaft vermieden werden, dass diese negativen Merkmale von dem selbstlernenden Algorithmus als in dem jeweils aktuellen Klang zu reproduzierende, erwünschte Merkmale oder Eigenschaften des Referenzklangs beziehungsweise der Referenzeinstellung gelernt beziehungsweise interpretiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung führt das Akustiksystem eine aktive Geräuschunterdrückung (ANR oder ANC, englisch „Active Noise Reduction“ oder „Active Noise Cancellation“) zur Reduzierung von erfassten Störgeräuschen durch. Hierzu kann der selbstlernende Algorithmus beispielsweise eine Amplitude und/oder eine relative Phase von von wenigstens einem Lautsprecher des Kraftfahrzeugs ausgegebenem Schall variieren und so einstellen, dass dieser Schall als Gegenschall zu den erfassten Störgeräuschen wirkt. Der von dem wenigstens einen Lautsprecher ausgegebene Schall kann dabei, sofern eine ausreichende Anzahl von Lautsprechern zur Verfügung steht, vollständig als Gegenschall dienen. Insbesondere kann also eine Teilmenge aller zur Verfügung stehenden Lautsprecher ausschließlich zur Erzeugung von Gegenschall, also zur aktiven Geräuschunterdrückung eingesetzt werden. Der von dem wenigstens einen Lautsprecher ausgegebene Schall kann aber ebenso zusätzlich zu als Gegenschall wirkenden Anteilen auch Nutzschallanteile aufweisen.
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Als Störgeräusche in diesem Sinne, die durch die aktive Geräuschunterdrückung reduziert werden, gelten dabei alle Geräusche, die keinen Nutzschall darstellen, die also nicht positiv konstruktiv zur Erzeugung eines aktuellen Klangs mit minimalem Unterschied oder Abstand zu dem Referenzklang beitragen Derartige Störgeräusche können beispielsweise aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs, von einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder durch Übersprechen oder Interferenz aus einem anderen Bereich oder einer anderen Zone des Innenraums des Kraftfahrzeugs stammen. Ist der Innenraum beispielsweise in mehrere derartige Zonen beziehungsweise Klangzonen aufgeteilt, so kann von einem bestimmten Lautsprecher abgegebener Schall in einer ersten Zone gewünschten Nutzschall darstellen, während ein in eine andere, zweite Zone gelangender Anteil dieses Schalls in dieser zweiten Zone ein Störgeräusch darstellen kann. Durch die aktive Geräuschunterdrückung kann also vorteilhaft eine Klangqualität verbessert, insbesondere beispielsweise der Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang weiter minimiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Position wenigstens eines Insassen in dem Innenraum erfasst und der Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang nur an solchen Positionen minimiert, an denen sich der wenigstens eine Insasse aufhält. Befindet sich also nur ein einziger Insasse in dem Innenraum, so wird der jeweils aktuelle Klang nur an der jeweils aktuellen Position dieses einen Insassen angepasst, also an den Referenzklang angenähert, idealerweise mit dem Referenzklang in Übereinstimmung gebracht. Befinden sich mehrere Insassen in dem Innenraum an unterschiedlichen Positionen, so wird der jeweils aktuelle Klang für alle diese Positionen optimiert, also durch Anpassen der jeweils aktuellen Einstellung des Akustiksystems an den Referenzklang angenähert. Der jeweils aktuelle Klang kann dabei für jede der Positionen individuell und unabhängig gemessen und angepasst beziehungsweise optimiert werden. Der Referenzklang kann in jedem Fall pauschal für alle Positionen, beispielsweise für alle bestimmungsgemäß in dem Innenraum vorgesehenen Insassenplätze, also Sitz- und/oder Stehplätze, vorgegeben sein. Ebenso kann jedoch für jeden Insassenplatz ein individueller, also eigener Referenzklang vorgegebenen werden.
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Dass der Unterschied zwischen dem jeweils aktuellen Klang und dem Referenzklang nur an Positionen minimiert wird, an denen sich ein Insasse aufhält, bedeutet, dass eine Auswirkung der jeweils aktuellen Einstellung des Akustiksystems an anderen, nicht von einem Insassen besetzten Positionen nicht berücksichtigt wird. An den anderen, nicht von einem Insassen besetzten Positionen oder Teilbereichen des Innenraums kann dann also ein von dem Referenzklang verschiedener Klang herrschen. Dieses Vorgehen ermöglicht es vorteilhaft, an den von jeweils einem Insassen besetzten Positionen den dort herrschenden jeweils aktuellen Klang mit verbesserter Genauigkeit an den Referenzklang anzunähern beziehungsweise mit dem Referenzklang in Übereinstimmung zu bringen. Dies ist der Fall, da die Einschränkung oder Bedingung entfällt, an allen, also auch an unbesetzten, Positionen innerhalb des Innenraums den Unterschied zu minimieren. Somit können also beispielsweise unbesetzten Positionen zugeordnete Lautsprecher so eingestellt beziehungsweise betrieben werden, dass der von ihnen ausgesendete Schall vollständig zur Minimierung des Unterschiedes an den besetzten Positionen beiträgt. Es kann also ein insgesamt größerer Einstellumfang genutzt werden. Diese zusätzliche Flexibilität erlaubt es in einer größeren Anzahl von unterschiedlichen Situationen und Innenraumkonfigurationen den Referenzklang an den besetzten Positionen zu erzeugen beziehungsweise zu duplizieren.
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Jede Position beziehungsweise Insassenposition in dem Innenraum kann einer Zone entsprechen oder zugeordnet sein. Es ist also möglich, dass mehrere Positionen oder Insassenplätze derselben Zone angehören. Ist der Innenraum in Zonen aufgeteilt, kann der Referenzklang jeweils für jede Zone individuell vorgegeben sein und/oder der jeweils aktuelle Klang für jede Zone individuell gemessen und optimiert werden. Eine Aufteilung des Innenraums in derartige Zonen kann vorteilhaft eine Komplexität des Klangoptimierungsproblems reduzieren, insbesondere dann, wenn nicht alle Zonen durch Insassen besetzt sind. Zonen, in denen sich wenigstens ein Insasse aufhält können als aktive Zonen bezeichnet werden. Zonen, in denen sich kein Insasse aufhält können als inaktive Zonen bezeichnet werden. Bei der Steuerung des Akustiksystems kann dann eine jeweils aktueller Klang in inaktiven Zonen unberücksichtigt bleiben. Gleichzeitig wird die Klangqualität, das heißt das Maß zu dem der jeweils aktuelle Klang dem Referenzklang entspricht, bei geschickter Aufteilung oder Anordnung der Zonen nicht signifikant gemindert. Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit mehr als zwei Sitzreihen kann eine akustische Eigenschaft oder Charakteristik des Innenraums in einem jeweiligen Nahbereich der hintersten Sitzreihe signifikant von der entsprechenden Eigenschaft oder Charakteristik des Innenraums in einem Nahbereich der vordersten Sitzreihe abweichen. Dieser Abweichung kann durch die Aufteilung des Innenraums in Klangzonen Rechnung getragen werden, indem beispielsweise eine erste Zone definiert wird, welche einen, einige oder alle Sitzplätze der vordersten Sitzreihe einschließt und eine zweite Zone definiert wird, die einen, einige oder alle Sitzplätze der hintersten Sitzreihe einschließt.
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In der vorliegenden Erfindung wird der jeweils aktuelle Klang jeweils an allen Insassenplätzen des Kraftfahrzeugs gleichzeitig gemessen und der jeweils gemessene jeweils aktuelle Klang von allen Sitzplätzen wird in jedem Iterationsschritt dem selbstlernenden Algorithmus bereitgestellt, also als Eingangsgröße oder Input zugeführt. Der selbstlernende Algorithmus berücksichtigt dann einen Einfluss einer Einstellung für einen ersten Insassenplatz auf einen jeweils aktuellen Klang an einem zweiten Insassenplatz beim Anpassen der jeweils aktuellen Einstellung. Mit anderen Worten wird also der jeweils aktuelle Klang für alle Insassenplätze, zumindest für alle belegten Insassenplätze, gleichzeitig unter Berücksichtigung von wechselseitigen Beeinflussungen oder Wechselwirkungen zwischen den Insassenplätzen optimiert.
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Gegenüber einer alternativ möglichen sequenziellen Optimierung des jeweils aktuellen Klangs für jeden Insassenplatz einzelnen oder separat hat die gleichzeitige Optimierung den Vorteil, dass eine Verschlechterung eines für einen Insassenplatz bereits angepassten jeweils aktuellen Klangs durch eine danach vorgenommene Anpassung oder Optimierung des jeweils aktuellen Klangs für einen anderen Insassenplatz vermieden werden kann. Durch die gleichzeitige Klangoptimierung für alle Insassenplätze kann also vorteilhaft ein Entstehen einer sich über mehrere Iterationsdurchläufe erstreckenden Endlosschleife vermieden werden. In einer solchen Endlosschleife kann bei einer sequenziellen Klangoptimierung die Optimierung des jeweils aktuellen Klangs für einen ersten. Sitzplatz eventuell zu einer Verschlechterung des jeweils aktuellen Klangs für einen zweiten Insassenplatz führen. Die nachfolgende Klangoptimierung des jeweils aktuellen Klangs für den zweiten Insassenplatz kann dann wiederum zu einer Verschlechterung des jeweils aktuellen Klangs für den ersten Insassenplatz führen und somit die Ausgangssituation wiederherstellen.
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Da bei der gleichzeitigen Klangoptimierung für alle Insassenplätze derartige Auswirkungen der Klangoptimierung für einen Insassenplatz auf den jeweils aktuellen Klang aller anderen Insassenplätze in Echtzeit, also beispielsweise im selben Iterationsschritt, bestimmt werden können, kann sichergestellt werden, dass der jeweilige Unterschied zwischen den jeweils aktuellen Klang und dem jeweiligen Referenzklang für alle Insassenplätze innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt. Das bedeutet, dass sich dann die Unterschiede für alle Insassenplätze höchstens um die Größe oder Breite des vorgegebenen Intervalls unterscheiden. Durch dieses Vorgehen kann vermieden werden, dass beispielsweise an einem Insassenplatz der dort herrschende aktuelle Klang sehr viel stärker von dem Referenzklang abweicht als an den anderen Insassenplätzen. Es kann also ein gleichmäßiger Klang an allen Insassenplätzen erreicht werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Insasse des Kraftfahrzeugs mittels einer Identifizierungseinrichtung persönlich identifiziert. Der selbstlernende Algorithmus passt die jeweils aktuelle Einstellung dann individuell personalisiert für den identifizierten Insassen an. Mit anderen Worten wird also nicht nur erkannt, dass - und gegebenenfalls wo - sich der Insasse in dem Innenraum aufhält, sondern auch, um welchen innersten, also um welche Person es sich handelt. Dies ermöglicht es vorteilhaft, individuelle Vorlieben, Präferenzen und/oder Einstellungen des identifizierten Insassen bei dem Anpassen der jeweils aktuellen Einstellungen des Akustiksystems zu berücksichtigen. Das Akustiksystem kann dann also jeweils so eingestellt werden, dass der aktuelle Klang den vorgegebenen Präferenzen oder Einstellungen des identifizierten Insassen entspricht oder angenähert wird.
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Beispielsweise können so für unterschiedliche identifizierte Insassen je nach deren Präferenzen oder Vorgaben Umgebungsgeräusche stärker oder weniger stark unterdrückt werden, eine jeweilige Lautstärke des aktuellen Klangs auf ein vorgegebenes Niveau eingestellt und/oder wiedergegebene Musik mehr oder weniger höhen oder tiefenlastig und/oder gemäß den Charakteristika unterschiedlicher Musikgenres abgestimmt werden. Durch die automatische Identifizierung können diese persönlich individualisierten Einstellungen und Abstimmungen des jeweils aktuellen Klangs automatisch vorgenommen werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Nutzungskomfort erhöht und ein notwendiger Bedienaufwand minimiert werden.
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Die Identifizierungseinrichtung kann beispielsweise eine in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnete Kamera umfassen, deren Bilder oder Daten von einer Recheneinrichtung der Identifizierungseinrichtung mittels eines Personen- oder Bilderkennungsalgorithmus zur Identifizierung der aufgenommenen Insassen analysiert werden. Alternativ oder zusätzlich unterstützend ist eine Identifizierung des Insassen beispielsweise über einen Datenaustausch zwischen einem von dem jeweiligen Insassen mitgeführten Gerät, beispielsweise einem Mobiltelefon, Transponder oder dergleichen, und der Identifizierungseinrichtung möglich. Zusätzlich oder alternativ können ebenso zur Identifizierung des jeweiligen Insassen weitere Sensoren in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein und genutzt werden. Dies kann beispielsweise ein Gewichtssensor in einer Sitzanlage, ein Fingerabdrucksensor oder dergleichen sein.
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Besonders vorteilhaft kann eine Profildatenbank mit Insassen- oder Nutzerprofilen vorgesehen sein. In dieser Datenbank können jeweilige individuelle personenbezogene Daten gespeichert sein, die zur Identifizierung des jeweiligen Insassen genutzt werden können. Die Datenbank kann ebenso die jeweiligen Präferenzen, Vorgaben und/oder Einstellungen des jeweiligen Insassen oder Nutzers enthalten. Das zum Steuern des Akustiksystems eingerichtete Steuergerät kann dann auf diese Datenbank zugreifen, um das Akustiksystem entsprechend individuell personalisiert an den identifizierten Insassen beziehungsweise gemäß den in der Datenbank gespeicherten, dem identifizierten Insassen zugeordneten Profildaten anzupassen. Die Datenbank kann beispielsweise in einem Speicher des Steuergeräts oder des Kraftfahrzeugs gespeichert sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung werden die Profildaten aus einem dem identifizierten Insassen zugeordneten persönlichen Profil von einem Cloudserver abgerufen. Die jeweils aktuelle Einstellung wird dann in Abhängigkeit von diesen abgerufenen Profildaten angepasst. Mit anderen Worten kann also beispielsweise das zum Steuern des Akustiksystems eingerichtete Steuergerät direkt oder indirekt auf den Cloudserver zugreifen, die Profildaten abrufen und die abgerufenen Profildaten beim Steuern des Akustiksystems berücksichtigen. Der Zugriff auf den Cloudserver kann beispielsweise über eine Mobilfunkverbindung erfolgen, welche beispielsweise eine vorhandene Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs über eine entsprechende Schnittstelle nutzen kann. Die Speicherung der Profildaten in dem Cloudserver hat den Vorteil, dass die individuellen, persönlichen Präferenzen und Vorgaben des jeweiligen Insassen oder Nutzers automatisch in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen genutzt werden können. Somit kann dem jeweiligen Insassen oder Nutzer für ihn transparent, das heißt ohne zusätzliche Bedienhandlungen oder Anweisungen, in unterschiedlichen Fahrzeugen automatisch ein seinen persönlichen Präferenzen und Vorgaben entsprechender Klang oder Klangeindruck vermittelt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die für das Kraftfahrzeug, welches hier zum besseren Verständnis auch als erstes Kraftfahrzeug bezeichnet wird, vorgegebene Referenzeinstellung in einem zweiten Kraftfahrzeug als Startwert vorgegeben. Ausgehend von diesem Startwert wird mittels des selbstlernenden Algorithmus durch iteratives Messen eines jeweils aktuellen Klangs in dem zweiten Kraftfahrzeug und Anpassen einer jeweils aktuellen Einstellung eines Akustiksystems des zweiten Kraftfahrzeugs eine zweite Referenzeinstellung für das zweite Kraftfahrzeug erzeugt. Diese zweite Referenzeinstellung für das zweite Kraftfahrzeug erzeugt mittels des Akustiksystems des zweite Kraftfahrzeugs in dem zweite Kraftfahrzeug einen dem Referenzklang in dem ersten Kraftfahrzeug entsprechenden zweiten Referenzklang. Das Akustiksystem des zweiten Kraftfahrzeugs kann zur Unterscheidung von dem Akustiksystem des ersten Kraftfahrzeugs auch als zweites Akustiksystem bezeichnet werden.
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Die Bezeichnungen „zweites. Akustiksystem“, „zweite Referenzeinstellung“ und „zweiter Referenzklang“, etc. dienen dabei lediglich als Bezeichnung zur Unterscheidung von den jeweiligen entsprechenden Begriffen für das erste Kraftfahrzeug. Es ist also nicht gemeint, dass das zweite Kraftfahrzeug für sich genommen zwei Akustiksysteme, zwei Referenzeinstellungen oder zwei Referenzklänge aufweist.
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Nachdem die zweite Referenzeinstellung erzeugt oder ermittelt worden ist, kann das zweite Akustiksystem unter Verwendung oder Berücksichtigung dieser zweiten Referenzeinstellung ebenso gesteuert werden, wie dies vorliegend für das Akustiksystem des ersten Kraftfahrzeugs beschrieben ist. Mit anderen Worten kann also das zweite Kraftfahrzeug beziehungsweise. dessen Innenraum oder Innenraumkonfiguration als Veränderung gegenüber der Innenraumkonfiguration des ersten Kraftfahrzeugs interpretiert werden. Die zweite Referenzeinstellung wird dann in einem entsprechenden iterativen Prozess automatisch durch Minimierung des Unterschieds zwischen dem jeweiligen Klang in dem zweiten Kraftfahrzeug und dem Referenzklang in dem ersten Kraftfahrzeug bestimmt. Anschließend kann die so bestimmte zweite Referenzeinstellung als Referenzeinstellung für das zweite Kraftfahrzeug definiert, also vorgegeben werden. Bevorzugt wird vor der Erzeugung der zweiten Referenzeinstellung eine vorgegebene Innenraumkonfiguration des zweiten Kraftfahrzeugs hergestellt. Dieses Vorgehen, die zweite Referenzeinstellung automatisch ausgehend von der Referenzeinstellung für das erste Kraftfahrzeug zu erzeugen, hat den Vorteil, dass Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand gegenüber herkömmlichen Methoden eingespart werden kann, da gegenüber diesen eine manuelle Erzeugung einer jeweiligen Referenzeinstellung von Grund auf für jedes Fahrzeugmodell oder jede Fahrzeugvariante vermieden werden kann. Das erste und das zweite Kraftfahrzeug können also beispielsweise unterschiedliche Karosserieformen aufweisen, unterschiedlichen Baureihen angehören oder unterschiedliche Modelle sein. So kann beispielsweise ein für einen PKW bestimmter Referenzklang in einer Kabine eines LKWs automatisch repliziert werden, ohne dass hierfür eine manuelle Einstellung eines Akustiksystems des LKWs notwendig wäre. Der selbstlernende Algorithmus kann also eine Einstellung des Akustiksystems des LKWs ermitteln, welche in dem LKW einen Klang erzeugt der dem Referenzklang in dem PKW - zumindest weitestgehend - entspricht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu angewendet werden, eine Anordnung von Lautsprechern in einem Kraftfahrzeug zu optimieren. Beispielsweise kann durch den selbstlernenden Algorithmus eine Referenzeinstellung oder eine aktuelle Einstellung erzeugt werden, welche nur eine Untermenge aller verfügbaren Lautsprecher nutzt. Diejenigen Lautsprecher, die kein oder nur einen minimalen Beitrag liefern, können dann beispielsweise eingespart werden. Die gegenüber einer manuellen Klangoptimierung oder einem manuellen Auffinden der Referenzeinstellung durch die Anwendung des selbstlernenden Algorithmus gewonnene Effizienz kann beispielsweise dazu genutzt werden, um unterschiedliche Lautsprecheranordnungen auszuprobieren. So kann durch die Anwendung des selbstlernenden Algorithmus eine optimale Lautsprecheranordnung oder -verteilung ermittelt werden. Dies ermöglicht es vorteilhaft, die Klangqualität in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu optimieren und/oder die Anzahl der benötigten Lautsprecher und/oder Verstärkerkanäle zu minimieren.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Steuergerät umfasst eine Prozessoreinrichtung und ein Speichermedium mit einem Programmcode, der dazu eingerichtet ist, bei seiner Ausführung durch die Prozessoreinrichtung zumindest eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Akustiksystems des Kraftfahrzeugs durchzuführen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Akustiksystem und einem erfindungsgemäßen Steuergerät.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug wenigstens einen Insassenplatz mit einer zugeordneten Kopfstütze auf, in oder an der wenigstens ein Mikrofon, bevorzugt wenigstens zwei Mikrofone, zum Messen eines jeweiligen aktuellen Klangs an dem wenigstens einen Insassenplatz angeordnet ist beziehungsweise angeordnet sind. Das wenigstens eine Mikrofon übermittelt den gemessenen jeweils aktuellen Klang an das Steuergerät. Die Anordnung des wenigstens einen Mikrofons in oder an der jeweiligen Kopfstütze des, bevorzugt eines jeden, Insassenplatzes hat den Vorteil, dass so der jeweils aktuelle Klang in unmittelbarer Nähe zu einer jeweiligen Kopfposition eines sich auf oder an dem jeweiligen Insassenplatz aufhaltenden Insassen gemessen werden kann. Der gemessene jeweils aktuelle Klang kann somit besonders genau den von dem jeweiligen Insassen wahrnehmbaren aktuellen Klang abbilden. Somit kann also durch die Anordnung des wenigstens einen Mikrofons in oder an der Kopfstütze die Klangqualität in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Die bevorzugte Anordnung von wenigstens zwei Mikrofonen an derselben Kopfstütze ermöglicht vorteilhaft eine Erfassung oder Messung eines räumlichen Klangs und kann so die Klangqualität weiter verbessern, da das räumliche Hörvermögen des Insassen nachgebildet beziehungsweise nachempfunden oder abgebildet werden kann.
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Es kann vorteilhaft sein, eine Funktionalität oder einen Funktionsumfang des erfindungsgemäßen Steuergerätes modular zu gestalten. So kann das Steuergerät beziehungsweise das mit dem Steuergerät ausgestattete Kraftfahrzeug zunächst einen limitierten, vorgegebenen Funktionsumfang aufweisen. Beispielsweise kann eine Anzahl von vorgegebenen Referenzeinstellungen, von vorgegebenen auswählbaren Innenraumkonfigurationen, von anpassbaren Einstellungen oder Parametern, von, insbesondere gleichzeitig, ansteuerbaren Lautsprechern oder Verstärkerkanälen, von, insbesondere gleichzeitig, optimierbaren Zonen, von speicherbaren Profilen oder Präferenzen beziehungsweise Vorgaben, und/oder dergleichen mehr auf einen jeweiligen vorgegebenen Wert begrenzt sein. Durch den modularen Aufbau ist es dann möglich, bei Bedarf die jeweilige Anzahl zu erhöhen, also den entsprechenden Funktionsumfang zu erweitern, oder weitere Funktionen nachzukaufen und/oder freizuschalten. Hierdurch kann vorteilhaft ein flexibles Preismodell realisiert und der jeweils verfügbare Funktionsumfang an verschiedene Bedürfnisse, Anforderungen und Nutzergruppen anzupassen. Es kann beispielsweise möglich sein, dass ein Nutzer eine zusätzliche, beispielsweise dritte, Sitzreihe für sein Kraftfahrzeug in diesem installiert. Durch die Modularität des Funktionsumfangs des Steuergeräts kann der Nutzer dann eine jeweilige Referenzeinstellung für die neue, sich durch die Installation der zusätzlichen Sitzreihen ergebende Innenraumkonfiguration nachkaufen beziehungsweise freischalten. Alternativ oder zusätzlich kann es beispielsweise möglich sein, den Funktionsumfang des Steuergeräts dahingehend zu erweitern, dass eine zusätzliche Zone definierbar ist, welche in diesem Beispiel etwa die zusätzliche Sitzreihe umfassen kann. Ebenso kann beispielsweise eine spezifisch auf die Insassenplätze dieser zusätzlichen Sitzreihe abgestimmte Einstellung des Akustiksystems nachgekauft oder freigeschaltet werden.
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Ebenso ist es möglich, ein Headset mit bevorzugt wenigstens zwei an bevorzugt einander gegenüberliegenden Außenseiten des Headsets angeordneten Mikrofonen vorzusehen. Die Mikrofone des Headsets können dann zum Messen des jeweils aktuellen Klangs genutzt werden. Der jeweilige Insasse kann das Headset dann auf oder an seinem Kopf tragen und dazu nutzen, gezielt in bestimmten Positionen den jeweiligen aktuellen Klang zu optimieren. Dies ermöglicht nicht nur eine möglichst ortsgenaue Messung des jeweils aktuellen Klangs an der jeweiligen tatsächlichen Kopfposition des Insassen, sondern auch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne fest in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbaute Mikrofone. So kann der Insasse beispielsweise bei Bedarf eine Klangoptimierung veranlassen oder auslösen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergerätes und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergerätes und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal explizit in allen Kombinationen beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem gesteuerten Akustiksystem und mehreren Insassenplätzen;
- 2 ein Schema, welches ein Verfahren zum Steuern eines Akustiksystems illustriert.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Innenraum 2 und einem gesteuerten Akustiksystem. Das Akustiksystem weist ein Steuergerät 3 und mit diesem verbundene, in dem Innenraum 2 angeordnete Lautsprecher 4 auf. In dem Innenraum 2 sind mehrere Insassenplätze 5 angeordnet, welche hier als Sitzplätze ausgebildet sind. Die Insassenplätze 5 umfassen in einer ersten Sitzreihe einen Fahrersitz 6 und einen Beifahrersitz 7. In einer zweiten Sitzreihe sind als Insassenplätze 5 ein linker Passagiersitz 8, ein mittlerer Passagiersitz 9 und ein rechter Passagiersitz 10 angeordnet. In einer dritten Sitzreihe sind als Insassenplätze 5 zwei hintere Plätze 11 angeordnet. Die Insassenplätze 5 sind von jeweils zugeordneten Lautsprechern 4 umgeben. Diese können gruppiert werden, wobei jede Gruppe der Lautsprecher 4 einer Zone des Innenraums 2 zugeordnet ist. Im vorliegend dargestellten Beispiel umgeben erste Zonenlautsprecher 12 den Fahrersitz 6 und sind dementsprechend einer ersten Zone zugeordnet, die den Fahrersitz 6 umfasst oder enthält. Zweite Zonenlautsprecher 13 sind um den Beifahrersitz 7 angeordnet und einer zweiten Zone zugeordnet, die den Beifahrersitz 7 umfasst. Dritte Zonenlautsprecher 14 umgeben die Passagiersitze 8, 9, 10 und sind einer dritten Zone zugeordnet, die die Passagiersätze 8, 9, 10 umfasst. Vierte Zonenlautsprecher 15 sind um die hinteren Plätze 11 angeordnet und dementsprechend einer vierten Zone zugeordnet, die die hinteren Plätze 11 umfasst. Alternativ könnte stattdessen eine feinere Zonenaufteilung vorgesehen sein, bei der jedem der Insassenplätze 5 eine eigene Zone zugeordnet ist.
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Aufgrund der Vielzahl möglicher Innenraumkonfigurationen des Kraftfahrzeugs 1 ist es nicht praktikabel, für jede Innenraumkonfiguration bereits bei Herstellung des Kraftfahrzeugs 1 eine Einstellung oder Betriebsart für das Akustiksystem vorzugeben, welche bei oder im Zusammenwirken mit der jeweiligen Innenraumkonfiguration einen hinsichtlich eines oder mehrerer vorgegebener Kriterien optimalen Klang in dem Innenraum 2 beziehungsweise in jeder Zone des Innenraums 2 erzeugt. Ein manuelles Auffinden und Vorgeben einer solchen optimalen Einstellung ist bereits für eine einzige Innenraumkonfiguration zeitaufwendig. Bei herkömmlichen Verfahren würde gegebenenfalls für unterschiedliche Innenraumkonfigurationen mit beispielsweise unterschiedlichem Interieur und/oder Exterieur, einer unterschiedlichen Anzahl von installierten Sitzen, einer unterschiedlichen Anzahl von Fahrzeuginsassen an gegebenenfalls unterschiedlichen Positionen und dergleichen mehr die jeweils optimale Einstellung beispielsweise von einem Experten, Toningenieur oder dergleichen individuell ermittelt und vorgegeben werden. Mit zunehmender Anzahl möglicher Innenraumkonfigurationen, beispielsweise aufgrund von Personalisierungsoptionen, einer zunehmenden Anzahl von Zonen und/oder einer zunehmenden Anzahl von Lautsprechern 4 kann der dazu notwendige Aufwand exponentiell ansteigen.
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2 zeigt ein Verfahrensschema 16, welches ein Verfahren zum Steuern des Akustiksystems des Kraftfahrzeugs 1 illustriert. Dieses Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
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Zunächst erfolgt ein Vorgeben 17 einer Einstellung des Akustiksystems. Dabei kann es sich um eine Referenzeinstellung handeln. Ebenso ist es jedoch möglich, dass die Referenzeinstellung, beispielsweise automatisch oder manuell in einem iterativen Prozess bestimmt wird. Dafür kann in dem Innenraum 2, beispielsweise individuell für jede Zone, eine Messung 18 vorgenommen werden. Der gegebenenfalls verwendete Prozess aus mehrfachem Anpassen und Messen ist hier durch Pfeile zwischen dem Vorgeben 17 und der Messung 18 angedeutet. In jedem Fall kann die Messung 18 zumindest einmal durchgeführt werden, um einen durch die Verwendung der Referenzeinstellung in dem Innenraum 2 erzeugten Klang und die genauen Einstellungen und/oder Parameterwerte der Referenzeinstellung zu erfassen.
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Mit der vorgegebenen Referenzeinstellung erzeugt das Akustiksystem in dem Innenraum 2 beziehungsweise in einer bestimmten Zone des Innenraums 2 einen Referenzklang 19. Die Referenzeinstellung beziehungsweise die zugehörigen Parameterwerte können nach Abschluss der Bestimmung der Referenzeinstellung in einer Datenbank 20 gespeichert werden. Insbesondere können in der Datenbank 20 eine oder mehrere mit positiven und/oder negativen Merkmalen oder Eigenschaften annotierten Referenzeinstellungen, beispielsweise für unterschiedliche Innenraumkonfigurationen, gespeichert werden. Die Datenbankeinträge in der Datenbank 20 können auch den jeweiligen Referenzklang 19 und/oder dessen Charakteristika und/der Angaben zu der jeweiligen Innenraumkonfiguration umfassen.
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Die Messung 18 kann beispielsweise mittels eines künstlichen Kopfes oder Dummies mit integrierten Mikrofonen durchgeführt werden, der auf einem der Insassenplätze 5 positioniert ist beziehungsweise wird. Die Messung 18 kann sequenziell mehrfach nacheinander für die einzelnen Insassenplätze 5 beziehungsweise die einzelnen Zonen durchgeführt werden. Bevorzugt kann die Messung 18 jedoch gleichzeitig für alle Insassenplätze 5 Beziehung Weise alle Zonen durchgeführt werden. Dafür kann beispielsweise auf jedem der Insassenplätze 5 ein jeweiliger künstlicher Kopf oder Dummy mit Mikrofonen platziert werden.
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Ergibt sich, beispielsweise in einem späteren Betrieb des Kraftfahrzeugs 1, eine Veränderung 21 der Innenraumkonfiguration, so kann eine Klangmessung 22 eines aktuellen Klangs durchgeführt werden. Die Klangmessung 22 kann beispielsweise durch einen Nutzer oder Insassen veranlasst werden. Dies kann beispielsweise wünschenswert sein, wenn der Nutzer oder Insasse die Veränderung 21 vorgenommen hat. Beispielsweise kann er so die Klangmessung 22 auslösen, wenn er die hinteren Sitze 11 installiert oder aus dem Kraftfahrzeug 1 entfernt hat oder beispielsweise einen der Passagiersitze 8, 9, 10 gedreht oder umgeklappt hat oder beispielsweise eine Jacke oder einen Mantel in dem Innenraum 2 aufgehängt hat. Die Klangmessung 20 kann beispielsweise über ein Bediengerät oder eine Benutzerschnittstelle in dem Innenraum 2 (HMI, englisch „Human-Machine-Interface“) oder beispielsweise über ein mobiles Endgerät, beispielsweise eine auf einem Mobiltelefon (Smartphone) ausgeführte Anwendung veranlasst werden.
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Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass die Klangmessung 22 regelmäßig, beispielsweise nach jedem Start oder jeder Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs eins, automatisch durchgeführt wird. Die Veränderung 21 kann dann automatisch durch einen Vergleich eines bei der Klangmessung 22 erfassten Klangs mit dem Referenzklang 19 erkannt beziehungsweise detektiert werden. Ist bei der Veränderung 21 beispielsweise ein Fahrzeugsitz in dem Innenraum 2 um 180° um eine Fahrzeughochachse des Kraftfahrzeugs 1 rotiert worden, so wäre an dessen Position beziehungsweise aus Sicht eines Insassen dieses Fahrzeugsitzes eine Beschallung von links und von rechts sowie von vorne und von hinten jeweils vertauscht. Sind beispielsweise in einer Kopfstütze dieses Sitzes zwei Mikrofone angeordnet, welche für die Klangmessung 22 verwendet werden, so kann diese Vertauschung detektiert und daraus die Veränderung 21 oder zumindest ein Vorliegen einer Veränderung 21 abgeleitet werden. Ebenso kann als die Veränderung 21 beispielsweise ein Insasse von einem der Insassenplätze 5 zu einem anderen der Insassenplätze 5 gewechselt sein. Ebenso kann als die Veränderung 21 beispielsweise ein Dach oder Verdeck des Kraftfahrzeugs 1 geöffnet oder geschlossen worden sein, wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug 1 beispielsweise um ein Cabriolet handelt.
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Anschließend wird automatisch ein adaptiver beziehungsweise selbstlernender Algorithmus 23 ausgeführt. Der selbstlernende Algorithmus 23 kann als Eingangsgrößen oder Eingangsdaten den mittels der Klangmessung 22 erfassten aktuellen Klang sowie die in der Datenbank 20 gespeicherten Daten oder Einträge verwenden. So kann beispielsweise der aktuelle Klang mit dem Referenzklang 19 verglichen und bei einem festgestellten Unterschied die aktuelle Einstellung des Akustiksystems durch Variation wenigstens eines Parameterwertes angepasst werden. In einem iterativen Prozess, der hier durch einen Pfeil 24 angedeutet ist, wird die Klangmessung 22 dann erneut durchgeführt und - sofern weiterhin ein Unterschied zwischen dem dann jeweils zuletzt gemessenen aktuellen Klang und dem Referenzklang 19 ermittelt wird - die aktuelle Einstellung des Akustiksystems erneut mittels des selbstlernenden Algorithmus 23 angepasst.
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Der ermittelte Unterschied beziehungsweise eine Veränderung des zuletzt gemessenen aktuellen Klangs gegenüber dem in einem vorherigen Iterationsschritt gemessenen aktuellen Klang und somit die jeweils zuletzt vorgenommene Anpassung der Einstellung des Akustiksystems kann dabei von dem selbstlernenden Algorithmus automatisch anhand der in der Datenbank 20 gespeicherten Amputationen bewertet werden. Der selbstlernende Algorithmus 23 kann dazu beispielsweise ein konvolutionales neuronales Netzwerk verwenden, um den Unterschied zwischen dem aktuellen Klang und dem Referenzklang 19 zu minimieren. Dabei können weitere Bedingungen, wie beispielsweise eine jeweilige Position von Insassen und/oder aus der Datenbank 20 oder beispielsweise von einem Cloudserver abgerufene insassenspezifische Präferenzen oder Vorgaben berücksichtigt werden.
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Ist der Unterschied minimiert und/oder beispielsweise geringer als ein vorgegebener Schwellenwert, so hat der selbstlernende Algorithmus 23 eine neue optimale Einstellung 25 des Akustiksystems ermittelt, die dann von dem Akustiksystem verwendet werden kann. Mit der optimalen Einstellung 25 ist dann nach der eine akustische Eigenschaft oder ein akustisches Verhalten des Innenraums 2 beeinflussenden Veränderung 21 in dem so veränderten Innenraum 2 ein für diese veränderte neue Innenraumkonfiguration optimierter Klang erzeugbar. Bei dieser Innenraumkonfiguration entspricht dieser optimierte Klang zu einem größeren Maße dem Referenzklang als ein Klang, der in der veränderten Innenraumkonfiguration mit der Referenzeinstellung erzeugbar ist. Trotz der Veränderung 21 ergibt sich somit für den oder die Insassen trotz der Veränderung 21 der Innenraumkonfiguration ein weitestgehend dem Referenzklang entsprechender Klang- oder Höreindruck.
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Sind beispielsweise der Fahrersitz 6 und die beiden hinteren Sitze 11 belegt, so kann der selbstlernende Algorithmus 23 die erste Zone und die vierte Zone als aktiv betrachten, also den jeweiligen aktuellen Klang für diese beiden Zonen optimieren. Dazu kann der selbstlernende Algorithmus beispielsweise eine Lautstärke und/oder eine relative Phase der ersten Zonenlautsprecher 12 und der vierten Zonenlautsprecher 15 anpassen. Unterstützend können aber auch weitere der Lautsprecher 4 aktiviert oder verwendet werden. Dadurch kann beispielsweise eine Klangveränderung ausgeglichen werden, die sich beispielsweise ergibt, wenn bei der Veränderung 21 neben dem rechten Passagiersitz 10 eine Jacke aufgehängt wurde. Die Jacke kann in diesem Fall schalldämpfend wirken und eine Schallreflexion an einem neben dem rechten Passagiersitz 10 angeordneten Fenster des Kraftfahrzeugs 1 reduzieren. Dies kann der selbstlernende Algorithmus beispielsweise dadurch ausgleichen, dass mittels einem oder mehreren der zweiten und/oder dritten Zonenlautsprecher 13, 14 zusätzlicher Schall abgestrahlt wird. Sind bei der Veränderung 21 beispielsweise die Lehnen des linken Passagiersitzes 8 und des mittleren Passagiersitzes 9 umgeklappt worden, so kann dies zu einem verstärkten Übersprechen zwischen der ersten und der vierten Zone führen. Dies kann durch den selbstlernenden Algorithmus beispielsweise ausgeglichen werden, indem die dritten Zonenlautsprecher 14 zur aktiven Geräuschunterdrückung eingesetzt werden, also ein jeweiliger Gegenschall erzeugt wird.
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Vorteilhaft kann es möglich sein, die sich aus der Veränderung 21 ergebende neue Innenraumkonfiguration, bevorzugt zusammen mit der zugehörigen optimalen Einstellung 25, zu speichern, beispielsweise in der Datenbank 20. Wird dann zu einem späteren Zeitpunkt dieselbe Innenraumkonfiguration erneut hergestellt, so kann die zugehörige optimale Einstellung 25 abgerufen und unter Umgehung des durch den Pfeil 24 angedeuteten iterativen Prozesses unmittelbar angewendet werden. Hierdurch kann nicht nur Zeit eingespart, sondern auch zuverlässig ein konsistenter Klang sichergestellt werden.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie eine effektive und effiziente Klangoptimierung in einem Fahrzeug für eine Vielzahl von unterschiedlichen Innenraumkonfiguration realisiert werden kann.
