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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei dieser vorbekannten Vorrichtung wird als Effektgerät ein Audio-Kompressor eingesetzt, um ein Audiosignal möglichst laut klingen zu lassen, indem die Lautheit parallel zum Pegel des Audiosignals maximiert wird. Ziel in der
US 4,249,042 A ist es, einen bereits maximal laut produzierten Musiktitel in einem Radiosender noch lauter klingen zu lassen. Hierzu werden die Spitzenpegel von Audiosignalen gekappt (die sogenannten Transienten), um die leiseren Klanganteile lauter erscheinen zu lassen. Um hierbei hörbare Verzerrungen zu reduzieren, ist in der
US 4,249,042 A ein Tiefpass-Filter bei 17 kHz vorgesehen, d.h. es wird gewissermaßen den Audiosignalen der Frequenzbereich zwischen 17 kHz bis 20 kHz abgeschnitten. Um diesen Verlust ein wenig zu kompensieren, wird das Frequenzband bei 15 kHz um 4dB angehoben. Hierzu findet ein Dreibandkompressor Verwendung. Treten Energiespitzen im mittleren Band auf, regelt der Kompressor alle drei Bänder gleichförmig. Treten Energiespitzen entweder in dem unteren (unterhalb 150 Hz) oder/und in dem oberen (oberhalb 6Khz) Frequenzband auf, werden die drei Bänder jeweils unterschiedlich komprimiert. Dann werden die Bänder individuell nachgeregelt, was häufig mit einem hörbaren Herunterpumpen des Klangs einhergeht, das dem Radiohörer bekannt ist.
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In der
US 2016/0 049 915 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung des Klangerlebnisses bei einem Audiosystem offenbart, bei dem ein Lautstärkeregler einen Audioinhaltsklassifizierer zum Identifizieren des Inhaltstyps eines Audiosignals in Echtzeit enthält, wobei eine Einstelleinheit zum kontinuierlichen Einstellen des Lautstärkereglers auf der Grundlage des identifizierten Inhaltstyps vorgesehen ist. Die Einstelleinheit kann dabei derart konfiguriert sein, dass eine dynamische Verstärkung des Lautstärkereglers positiv mit informativen Inhaltstypen des Audiosignals und die dynamische Verstärkung des Lautstärkereglers negativ mit interferierenden Inhaltstypen des Audiosignals korreliert.
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Die
US 2015/0 263 690 A1 beschreibt eine Pegeleinstellvorrichtung und ein Verfahren, durch die ein Lautstärkepegel eines Tonsignals, wie beispielsweise eines Musiktonsignals, automatisch auf einen geeigneten Lautstärkepegel eingestellt wird, falls sich beispielsweise die Hintergrundmusik in einem Audiosystem ändert.
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Aus der
US 9 578 436 A1 geht ein Audiosystem zur Verbesserung der Klangwiedergabe hervor mit einem Eingang zum Empfangen von Audioeingangssignalen und einem Ausgang zum Liefern von Ausgangsaudiosignalen an Lautsprechern, wobei ein Audioprozessor die eingegebenen Audiosignale verarbeitet, um die ausgegebenen Audiosignale zu erzeugen. Der Audioprozessor ist dabei derart konfiguriert, einen Inhaltstyp eines eingegebenen Audiosignals zu bestimmen, wobei Verarbeitungsanweisungen vorgesehen sind, um die räumliche Darstellung des Klangs basierend auf dem ermittelten Typ zu steuern.
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Eine Beschallungsanlage zur gleichmäßigen Beschallung von ausgedehnten Bereichen ist in der
EP 1 808 853 A1 vorgesehen. Hierzu weist die Beschallungsanlage einen ersten Audioeingang für Nutzsignale und einen zweiten Audioeingang für Störsignale auf. Weiterhin arbeitet die in der
EP 1 808 853 A1 offenbarte Beschallungsanlage mit einem Audioausgang für modifizierte Nutzsignale und mit einer Abgleichvorrichtung, die programm- bzw. schaltungstechnisch für den Abgleich der Nutzsignale mit den Störsignalen ausgebildet ist, sodass die modifizierten Nutzsignale erzeugt werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren lösen jedoch nicht Probleme der sogenannten Hintergrundbeschallung.
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Bei der Hintergrundbeschallung soll eine Klangatmosphäre im Hintergrund geschaffen werden, die der Hörer wahrnehmen, die ihn aber nicht stören oder ablenken soll. Dies erreicht man, indem man Lautstärke, Schallwinkel von Schallquellen und deren Leistungsfähigkeit der Frequenzabstrahlung zueinander und bei Bedarf auch Laufzeiten so justiert, dass sie auch bei geringer Lautstärke eine gleichmäßige Flächenbeschallung erzeugen können. Durch sogenannte Lautsprecher-Raster, d. h. Lautsprecheranordnungen, die meist die gleichen Abstände zueinander aufweisen und zwar nach vorne und hinten sowie links und rechts, werden Flächen mit Klang versorgt. Die Lautsprecher/Schallquellen befinden sich meist horizontal an der Decke, sie können aber auch an Wänden vertikal angebracht sein oder auch in Mischformen aus beidem. Dabei werden die unterschiedlichsten Arten und Größen von Lautsprechern/Schallquellen verwendet, abhängig von der Art der zu beschallenden Fläche. Ein Baumarkt beispielsweise mit 10 Metern Deckenhöhe und 3.000 Quadratmetern Fläche benötigt eventuell andere Lautsprecher/Schallquellen als ein Restaurant mit 70 Quadratmetern und einer Deckenhöhe von 3,90 Metern. Auch spielen die Oberflächen der zu beschallenden Räume eine Rolle bei der Wahl des zu verwendenden Schallequipments. Glasoberflächen und rechte Winkel unterscheiden sich in ihrer Klangwirkung enorm von schallabsorbierenden Oberflächen, wie zum Beispiel Stoff und runden Eckverläufen. Der Fachmann kann also unter Zuhilfenahme der üblichen Klanganalyseverfahren eine geeignete Beschallungsanlage errechnen und verbauen.
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Hier tritt jedoch die Problematik auf, dass in vielen zu beschallenden Flächen die Beschallungsanlage nicht für das Hören von Musik konzipiert ist. In Einkaufzentren, Großmärkten, Flughäfen, Bahnhöfen und auf Kreuzfahrtschiffen beispielsweise ist die Beschallungsanlage häufig nur dafür konzipiert, in einer Alarmsituation laut und deutlich entsprechende Notanweisungen abspielen und beschallen zu können, was auch dadurch zum Ausdruck kommt, dass Musiktitel in sich und auch zueinander in ihrer Lautstärke schwanken. Zum Beispiel ist ein Musiktitel, der in den 70er Jahre produziert wurde, viel leiser in seiner wahrgenommenen Lautheit als ein Musiktitel, der im Jahre 2018 produziert wurde. Ursache hierfür sind dieherkömmlichen Kompressions- und Maximierungstechniken der Lautheit, die einer angenehmen Hintergrundmusik nicht förderlich sind. Auch wird eine gewünschte flächendeckenden Beschallung nicht durch die Verwendung von sehr vielen Lautsprechern in einem zu engem Abstand zueinander erzielt, da sich diese in ihrem Klang überschneiden und dadurch Klangballungen erzeugen, die meist auch Laufzeitdifferenzen und Phasenverschiebungen beinhalten, die sich beide nachteilig auf das Klangempfinden auswirken.
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Durch die Schwankungen in der Lautstärke und Klangdichte in Abhängigkeit zu den gespielten Klangproduktionen wird der Klang im Stand der Technik zudem eher in der Nähe der Schallquellen lokalisiert als in der Fülle des Raumes. Die Wahrnehmung ist, dass man mehr Klang in der Nähe von Schallquellen/Lautsprechern wahrnimmt als in einiger Entfernung zwischen Schallquellen/Lautsprechern. Diese sogenannten Klanglöcher, in denen weniger Klangintensität herrscht, teilen den Klangraum in nicht gewünschte klangintensivere und weniger klangintensive Zonen. Ein typisches Beispiel hierfür sind Restaurants, bei denen die Gäste an einigen Tischen zu viel und an anderen zu wenig Klang hören.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung sieht vor, dass unabhängig von dem Inhalt der Audiodatei oder Audioquelle ein Eingangspegel einem eingestellten Ausgangspegel zugeordnet ist, wobei der Eingangspegel auf den Ausgangspegel geregelt ist.
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Grundlegende Idee der Erfindung ist es, die Laustärken sämtlicher Inhalte von Audiodateien oder Audioquellen und somit auch von sämtlichen Musikstücken aneinander anzugleichen, sodass die Musik und zwar unabhängig von den Musikrichtungen (Techno, Klassik etc.) immer dieselben Lautstärken aufweist.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat somit ein klassisches Musikstück, dessen Audiosignal einen Eingangspegel von beispielsweise -24 dB aufweist genau den Ausgangspegel, über den ein Techno-Musikstück bei einem Eingangspegel von -24 dB verfügt.
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Die Lautstärken, d.h. die Ausgangspegel sind hierzu in dem Effektgerät voreingestellt und basieren auf Erfahrungswerten, bei denen eine möglichst optimale Hintergundmusikbeschallung erzielt wird. Die Regelung kann dabei von einem wählbaren Eingangspegel ansetzen.
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Die voreingestellten Ausgangspegel basieren auf Erfahrungswerten. Hierbei steht das musikalische Hörgefühl im längeren Kontext des Hörens im Mittelpunkt. Harte Lautstärkeregelvorgänge werden vermieden, da ansonsten hörbare Pegelsprünge die Folge wären. Der Hörer soll die Regelvorgänge nicht mitbekommen, sondern das Gefühl haben, dass die Audioinhalte so produziert wurden, wie er sie hört, trotz der Regelvorgänge. Die Voreinstellung sieht vorzugsweise in den unteren Lautstärkeregionen einen statischen linearen Bereich vor, um leise Inhalte generell lauter zu machen und setzt dann mit einem nichtlinearen Bereich in den oberen Lautstärkeregionen an, damit der immer geringere werdende Faktor der Lautstärkeanhebung vorzugsweise bis zum Maximalpegel 0dB abgefangen und dynamisch geregelt werden kann unter zwar vorzugsweise derart, dass keine Pegelsprünge über den Maximalpegel von 0dB auftreten. Es ist vorteilhaft, einen Limiter nach den Lautstärkeregelungsvorgang zu schalten. Um ein möglichst dynamisches Hörgefühl trotz Lautstärkeangleichung zu erreichen, wird dabei vorzugsweise die Art der Verarbeitung des Eingangs- zum Ausgangspegel durch dynamisch regelnde Verzögerungswerte, wie zum Beispiel Attack und Release verfeinert. Attack regelt die Zeit, ab der die Dynamik einschränkende Lautstärkeregelungskurve beginnt zu arbeiten, nachdem der Eingangspegel den festgelegten Schwellwert von der Linearität zur Nichtlinearität überschritten hat. Release regelt die Zeit, ab der die Dynamik einschränkende Lautstärkeregelungskurve aufhört zu arbeiten, nachdem der Eingangspegel den festgelegten Schwellwert von der Nichtlinearität zur Linearität unterschritten hat.
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Für die Regelung in dem Effektgerät, d.h. für die Regelung eines Eingangspegels auf einen voreingestellten Ausgangspegel, kann ein Prozessor mit einer entsprechenden Software vorgesehen sein, die wiederum einen Algorithmus enthält, der von dem Prozessor abgearbeitet wird.
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Psychoakustische Untersuchungen haben ergeben, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere die folgenden Vorteile und Lösungen bietet:
- - Die erfindungsgemäße Vorrichtung gleicht die dynamischen Schwankungen der Hintergrundmusik aus. Sowohl über mehrere Audioinhalte hinweg als auch innerhalb eines jeden Audioinhaltes gleicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die dynamischen Schwankungen so aus, dass die wahrgenommene Lautstärke konstant bleibt, die Audioinhalte aber dennoch ihre grundsätzliche Klangqualität beibehalten mit einer für das Hören im Hintergrund optimierten Dynamik.
- - Die erfindungsgemäße Vorrichtung stabilisiert den Klang über alle Frequenzen hinweg in der Weise, dass das Abstrahlverhalten von Schallquellen intensiviert wird. Eine Schallquelle strahlt somit einen konstanten Schalldruck ab, der hörseitig als größerer Abstrahlradius wahrgenommen wird. Durch diesen größeren Abstrahlradius einer jeden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung optimierten Schallquelle ist es erstmals möglich, weniger Schallquellen zu verbauen, um eine Fläche gleichmäßig zu beschallen.
- - Die erfindungsgemäße Vorrichtung optimiert jede Art einer bestehenden Schallanlage ohne ihre einzelnen Komponenten bearbeiten zu müssen und optimiert deren Klang in Echtzeit mit dem Ergebnis einer deutlichen Leistungssteigerung der bestehenden Schallanlage.
- - Die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht, dass verschieden laute Audioquellen in ihrer Lautstärke zueinander derart angepasst werden, dass keine zu laute oder zu leise Audioquellen mehr auftreten.
- - Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das Lautstärkeverhalten derart verändert, dass leise und laute Passagen/Klanginhalte in einen gleichmäßigen vorausschauenden Kontext gebracht werden, so dass sich eine in ihrer wahrgenommenen Lautstärke gleichmäßige Klangkulisse bildet, die aber in sich lebendig bleibt. Die Klangenergie und deren Richtung und enthaltene Räumlichkeit werden derart reguliert, dass die Klanginhalte fein aufeinander abgestimmt und ihre Klangintensität generell intensiviert werden.
- - Das Ergebnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch ein gleichmäßig wahrzunehmendes Klangfeld, das man auch bei geringer Lautstärke und im Vergleich zum Stand der Technik geringerer Anzahl an Schallquellen lückenlos realisieren kann. Unterschiedlich laute Klanginhalte werden automatisch zueinander in einen stimmigen Gesamtkontext gebracht.
- - Auch haben Tests mit reinen Sprachinhalten einer Audiodatei bewiesen, dass auch diese Inhalte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung konstant über Schallquellen wiedergegeben werden können und das unabhängig von der Art des Sprechers/der Sprecherin. Sprachlautstärken und Entfernungen zu einem Mikrophon können angeglichen und auf eine Lautstärke gebracht werden, ohne dass die Sprache oder die Sprechstimme ihre Natürlichkeit verliert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Effektgerät einen Audio-Kompressor ist. Ein Audio-Kompressor findet in der Audiotechnik Verwendung als Regelverstärker und regelt die Lautstärke von Audiosignalen. Wichtige Parameter eines Kompressors sind beispielsweise Attack, Release, Threshold und Gain. Durch den Audio-Kompressor wird das Musikmaterial gestaucht. Die Dynamik wird verringert. Dynamik ist der Unterschied zwischen dem leisesten und dem lautesten Ton in einem Musikstück. Die Anwendung eines Kompressors zielt zumeist darauf ab, das Audiosignal deutlich in der Lautheit zu steigern. Der Audio-Kompressor als Effektgerät in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ebenfalls ein Lautstärkeregulierer, der jedoch einen Eingangspegel auf einen voreingestellten Ausgangspegel regelt. Hierzu ist der Audio-Kompressor als ein Dynamikprozessor mit einer entsprechenden Software ausgebildet, wobei die Software wiederum einen Algorithmus enthält, der von dem Prozessor abgearbeitet wird.
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Der Vorteil der Verwendung eines Audio-Kompressors ist es, dass er die Möglichkeit besitzt, eine Regelkurve, d.h. die sogenannte Kennlinie frei zu gestalten. Diese Kennlinie regelt das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangspegel im gesamten Dynamikbereich und somit kann dieses Verhältnis sehr genau justiert werden über alle Dynamikstufen hinweg. Da die Architektur dieser Kennlinie zum Beispiel linear oder nicht linear, statisch oder dynamisch sein kann, bietet sie die Möglichkeit, den gesamten Dynamikbereich von Audiomaterial sehr fein und individuell zu justieren, je nach dem erstrebten klanglichen Ziel. Durch die freie Zuordnung von Eingangs- zu Ausgangspegel durch Kennlinien und die Feinjustierung der Regelschwellen und -zeiten durch zum Beispiel die Regelvorgänge Attack, Release und Hold, ist der Audio-kompressor sehr nah an den gestalterischen Möglichkeiten eines Musikinstruments. Durch die Erfindung ist es auch möglich, die Lautstärke von mehreren Audioinhalten, die im Kontext miteinander gehört werden, aufeinander anzugleichen, ohne klangliche Verluste in Kauf zu nehmen. Klangliche Verluste treten bei Audioinhalten insbesondere dann auf, wenn die Audiokompression darauf abzielt, die Lautheit zu maximieren. Um die Lautheit von Audiomaterial zu maximieren, muss das Audiomaterial extrem gestaucht werden bei gleichzeitigem Kappen der Spitzenpegel, die meist die Transienten, zum Beispiel den Anschlag einer Trommel, enthalten.
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Vorzugsweise ist der Ausgangspegel des Signals der Audiodatei ein Wert einer durch Messwerte gewonnenen nichtlinearen Kennlinie, die eine hörseitige gleichmäßige Lautstärkeharmonisierung unterstützt, indem sie vorzugsweise eine sogenannte Soft-Knee Charakteristik aufweist. Eine Soft- Knee Charakteristik setzt ab einem gewissen Eingangspegel eine weiche, in seiner Form gebogene Regelkurve an. Denkbar ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch eine durch Messwerte ermittelte lineare Kennlinie.
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Die Voreinstellung sieht in den unteren Lautstärkeregionen eine statische lineare Lautstärkeanhebung vor, um leise Inhalte generell lauter zu machen und setzt dann mit einer nichtlinearen Kennlinie in den oberen Lautstärkeregionen an, damit der immer geringere werdende Faktor der Lautstärkeanhebung bis zum Maximalpegel 0dB abgefangen und dynamisch geregelt werden kann unter Beachtung der Tatsache, dass es keine Pegelsprünge über den Maximalpegel von 0dB geben sollte.
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Findet vorzugsweise der Audio-Kompressor Verwendung, arbeitet dieser mit der nicht linearen Kennlinie. Sie zeichnet sich im Gegensatz zu einer linearen Kennlinie dadurch aus, dass sie einen definierten Schwellenwert/Arbeitspunkt, d.h. den Threshold aufweist, ab dem der Regelvorgang beginnt. Ab diesem Threshold ist es vorteilhaft, eine nicht linearen Bereich mit der Soft-Knee Charakteristik zu verwenden. Die Soft Knee Charakteristik setzt ab dem Threshold eine weiche, in seiner Form gebogene Regelkurve an, wodurch die Lautstärkeregulierung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sanft realisiert wird. Hierzu ist auch die Verwendung von langen Regelzeiten für die Kompressions-Parameter Attack, d.h. der Ansprechzeit des Kompressors und Release, d.h. der Rücklaufzeit des Kompressors sowie die Verwendung eines Hold Parameters von Vorteil. Der Hold ist die Zeit, nachdem der Threshold unterschritten wird, bis der Release-Vorgang eingeleitet wird.
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Da das Effektgerät innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein langsames Regelverhalten haben kann, ist nicht ganz auszuschließen, dass einige wenige schnell auftretende Spitzenpegel nicht geregelt werden. Um dies und damit mögliche Übersteuerungen des Pegels zu vermeiden, kann ein Limiter hinter das Effektgerät geschaltet werden. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass das zwischen einem Ausgang der Vorrichtung und dem Effektgerät ein Limiter angeordnet ist, der mit dem Ausgang und dem Effektgerät verbunden ist.
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Auch der Limiter besitzt vorzugsweise einen Threshold, ab dem der Regelvorgang beginnt. Dieser Regelvorgang setzt in seiner Wirkung wesentlich höher an als beispielsweise ein vorgeschalteter Kompressor als Effektgerät, da der Limiter nur die Spitzenpegel abfangen, nicht aber den Klang als solchen weiter beeinflussen soll. Im Vergleich zu einer linearen Kennlinie des Kompressors, kann die Regelkurve des Limiters unter der vorzugsweisen, aber nicht ausschließlichen Verwendung einer Hard-Knee Charakteristik bei -7dB abknicken und wird dann bis zu einem Pegelpunkt unterhalb der 0dB Grenze mit einem Head Room geführt. Die An- und Abschwellzeiten des Limiters (Attack, Release, Hold) sollten so gewählt sein, dass kein sogenanntes Pumpen entsteht, die Regelzeiten aber nicht zu lang sind, damit der Limiter seine Wirkung zum Schutz gegen möglicherweise auftretende Spitzenpegel entfalten kann.
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Eine praktikable Variante der Erfindung sieht vor, dass zwischen einem Eingang der Vorrichtung und dem Effektgerät ein Leveler, d.h. ein weiteres Effektgerät zur Bearbeitung der Lautstärke des am Eingang anliegenden Audiosignals, angeordnet ist, der mit dem Eingang und dem Effektgerät verbunden ist. Durch den Leveler wird erreicht, dass es nicht zu Übersteuerungen kommen kann, wenn zum Beispiel die an den Eingang angeschlossene Audioquelle eine zu hohe Lautstärkeaussteuerung hat und damit die zulässigen Eingangs-Spitzenpegel der Vorrichtung überschreitet.
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Um bei Schallereignissen eine räumlichere Klangbühne zu erzeugen, ist der Einsatz eines Spatializers vorteilhaft. Als Klangbühne bezeichnet man zum Beispiel das Klangfeld, welches sich zwischen zwei Lautsprechern bildet, wenn Audio in Stereo abgehört wird. Ein Spatializer hat das Ziel, diese Klangbühne in seinen Klangrichtungen zu erweitern. Das heißt: Der Klang sollte links und rechts über die Lautsprecher hinausgehen. In einem normalen Stereofeld sind die Lautsprecher die linken und rechten Außengrenzen des Klangfeldes. Hat man es zum Beispiel mit sehr kleinen Lautsprechersystemen zu tun, ist eine Erweiterung des Klangfeldes sinnvoll, da dadurch das kleine Lautsprechersystem klingt, als seien die Lautsprecher weiter voneinander entfernt positioniert. Auch können Spatializer das Klangfeld zum Beispiel nach oben ziehen und räumlich auch in die Richtung des Hörers dehnen, der sich vor den Lautsprechern befindet. Das wird als sogenannter „Virtual Surround“ Effekt bezeichnet. Der Spatializer erweitert die Klangbühne durch Addition und Subtraktion der Eingangskanäle in einem bestimmten Verhältnis zueinander, so dass eine weitere Klangbühne entsteht. Die Einstellungen und Formeln der Addition und Subtraktion der Eingangskanäle und eventuell die Anpassung von deren Laufzeiten zueinander, hängt von der Art der Schallereignisse ab und kann entweder individuell oder generell eingestellt werden. Um diese klanglichen Möglichkeiten neben der automatischen Lautstärkeregulierung zu realisieren, ist in dem Effektgerät vorzugsweise ein Spatializer nachgeschaltet, d.h. besonders bevorzugt ist zwischen dem Ausgang der Klangoptimierungseinheit ein Spatializer angeordnet, der mit dem Ausgang und vorzugsweise einer Filter- und Effekteinheit verbunden ist.
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Hinter dem Spatializer ist die Anordnung eines Filters von Vorteil. Hierdurch kann das Klangbild in seinem Frequenzbild angepasst und bei Bedarf mit Effekten versehen werden, wie beispielsweise Hall und Echo-Effekten, um die bearbeiteten Schallereignisse in ihrem Klang zu intensivieren. Dieser Filter kann manuell oder automatisch arbeiten und beispielsweise auf analogen oder digitalen Techniken basieren. Eine weitere praktikable Variante der Erfindung sieht daher vor, dass zwischen dem Ausgang der Vorrichtung und dem Spatalizer ein Filter angeordnet ist, der mit dem Ausgang und dem Spatalizer verbunden ist. Nach dem Filter kann vorzugsweise noch ein Leveler geschaltet sein, um den Ausgangspegel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu justieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zwischen mindestens einer Audioquelle und mindestens einer Schallanlagen angeordnet sein. Dabei kann jede Art von Audioquelle und jede Art von Schallanlage, wie beispielsweise ein aktiver Lautsprecher, verwendet werden. Die Art der Verbindung ist hierbei frei wählbar, ob es sich zum Beispiel um eine drahtgebundene oder drahtlose Signalverbindung handelt und ob es sich um eine Monoeine Stereo- oder eine Multikanalverbindung handelt, die analog, digital, per Netzwerk oder auf andere Weise übertragen wird.
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Ein Verfahren zur Klangverbesserung in einem Raum, bei dem Eingangspegel eines Audiosignals einer Audiodatei oder Audioquelle in einem Effektgerät auf Ausgangspegel reguliert werden, ist Gegenstand von Anspruch 12. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von dem Inhalt der Audiodatei oder der Audioquelle einem Eingangspegel des Audiosignals ein voreingestellter Ausgangspegel des Audiosignals zugeordnet wird, wobei der Eingangspegel auf den Ausgangspegel geregelt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung:
- 1 a eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;
- 1b die Kennlinie eines Audio-Kompressors einer Vorrichtung aus 1;
- 2a bis 2c Schallquellen und deren Beschallungen;
- 3 den zeitlichen Verlauf von erfindungsgemäßen lautstärkeregulierten Audiosignalen und nicht-lautstärkeregulierten Audiosignalen;
- 4 die Vorderseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1;
- 5a bis 5b Verbindungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1;
- 6 eine weitere Verbindungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1;
- 7 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Anordnung von weiteren Effektgeräten in der Vorrichtung aus 1 und
- 8 die Kennlinie eines Limiters aus dem Verfahren gemäß 7.
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1a zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist und in Form eines portablen kastenförmigen Behälters vorliegt.
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Die Vorrichtung 100 weist ein Effektgerät auf, das in die Vorrichtung 100 integriert und in der in 1 gezeigten Ausführungsform als Audio-Kompressor 10 vorliegt.
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Wie aus 1a weiter hervorgeht, weist die Hinterseite der Vorrichtung 100 Audioeingänge 11, 12 und Audioausgänge 13, 14 für Audiosignale auf. Die Audioeingänge 11, 12 und Audioausgänge 13, 14 sind über Signalleitungen 11a, 12a, 13a, 14a, die innerhalb der Vorrichtung verlaufen, mit dem Audio- Kompressor 10 verbunden.
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In der in 1a gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Audioeingänge 11, 12 zwei unsymmetrische RCA Buchsen, die Audioeingänge für einen linken und den rechten Audiokanal bilden. Die Audioausgänge 13, 14 sind die entsprechenden unsymmetrischen Audioausgänge und liegen als unsymmetrische RCA Buchsen vor.
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Weiterhin ist die Vorrichtung 100 auf Ihrer Hinterseite, wie 1a weiter verdeutlicht, mit symmetrischen Audioeingängen 15, 16 und symmetrischen Audioausgängen 17, 18 versehen, die ebenfalls über - in 1a jedoch nicht zeichnerisch dargestellten - innerhalb der Vorrichtung 100 verlaufenden Signalleitungen mit der Vorrichtung 100 verbunden sind. Bei den Audioein- und ausgängen 15, 16, 17, 18 handelt es sich um XLR/6,3mm Klinkeeingänge und XLR/6,3 mm Klinkeausgänge. Die Vorrichtung 100 weist die Buchse 19 für die Stromversorgung auf. Die Stromversorgung ist bei der Vorrichtung 100 als 5V USB - Verbindung ausgelegt.
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Der Audio-Kompressor 10 erfüllt die Funktion eines Lautstärkeregulierers. Hierzu werden in dem Audio-Kompressor 10 die Eingangspegel der über die Signalleitungen 11a, 12a in den Audio-Kompressor 10 gelangten Audiosignale einer Audiodatei auf Ausgangspegel geregelt, die über die Signalleitungen 13a, 14a zu den Audioausgängen 13, 14 der Vorrichtung 100 gelangen, wobei in dem Audio-Kompressor 10 unabhängig von dem Inhalt der Audiodatei jeder Eingangspegel einem voreingestellten Ausgangspegel zugeordnet ist, wobei der Eingangspegel auf den Ausgangspegel geregelt ist. Hierzu ist der Audio-Kompressor 10 als ein Dynamikprozessor mit einer entsprechenden Software ausgebildet, wobei die Software wiederum einen Algorithmus enthält, der von dem Prozessor abgearbeitet wird. Die Lautstärken, d.h. die Ausgangspegel in dem Audio-Kompressor 10 sind dabei voreingestellt und basieren auf Erfahrungswerten, die wiederum Werte einer aufgenommenen Kennlinie sind. Eine solche Kennlinie zeigt 1b.
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1b zeigt eine Kennlinie 24, die sich aus einem nicht linearen Bereich 25 und einem linearen Bereich 20 zusammensetzt, wobei die Ordinatenachse 21 mit Werten der Ausgangspegel und die Abzissenachse 22 mit Werten der Eingangspegel von Audiosignalen einer Audiodatei versehen ist.
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Die Kennlinie 23 in 1b zeigt eine Kennlinie von Audiosignalen, die nicht von dem Audio-Kompressor 10 geregelt sind.
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Wie 1b verdeutlicht, sehen dagegen die Voreinstellungen der sich in der Kennlinie 24 manifestierenden Ausgangspegel in den unteren Lautstärkeregionen, d.h. in dem linearen Bereich 20 eine lineare Lautstärkeanhebung vor, um leise Inhalte generell lauter zu machen und setzt dann nichtlinear in den oberen Lautstärkeregionen an, damit der immer geringere werdende Faktor der Lautstärkeanhebung bis nahezu zum Maximalpegel 0dB abgefangen und dynamisch geregelt werden kann. Der hierdurch erzeugte Effekt ist in den 2a bis 2c gezeigt.
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Um eine flächendeckende Beschallung zu erreichen, werden gemäß dem Stand der Technik die in 2a gezeigten Schallquellen 26, die eine kegelförmige Abstrahlcharakteristik aufweisen, in einer von der zu beschallenden Fläche abhängigen Anzahl und Art in sogenannten Rastern oder auch frei von Mustern und Strukturen installiert. Ziel dieser Installationen ist es, weder die in 2b gezeigten Klangüberschneidungen 30 zwischen den Schallquellen 26 zu erzeugen, damit sich diese nicht gegenseitig in ihrer Lautstärke addieren oder ungewollt hörbare Laufzeit- und Phasendifferenzen produzieren, noch die Schallquellen 26, wie in 2a gezeigt, zu weit entfernt voneinander zu positionieren, sodass keine Schall-/Klanglöcher 27 entstehen. Dennoch kommt es zu einer nicht flächendeckenden Klangversorgung der zu beschallenden Fläche durch zu wenige Schallquellen 26 oder zu viele Schallquellen 26, wodurch es an unterschiedlichen Stellen der zu beschallenden Fläche wiederum zu unterschiedlich intensiven Klangwahrnehmungen kommt, was dem Ideal der gleichmäßigen Klangwahrnehmung widerspricht.
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Die Vorrichtung 100 aus 1 stabilisiert dagegen den Klang eines Audiosignals über alle Frequenzen hinweg, sodass das Abstrahlverhalten der Schallquellen intensiviert wird. Eine Schallquelle strahlt somit einen konstanten Schalldruck ab, der hörseitig als größerer Abstrahlradius 31, wie 2c verdeutlicht, wahrgenommen wird. Durch den größeren Abstrahlradius 31 einer jeden durch die Vorrichtung 100 optimierten Schallquelle26 ist es erstmals möglich, weniger Schallquellen 26 zu verbauen, um eine Fläche gleichmäßig zu beschallen.
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Den Effekt der in 1 gezeigten Vorrichtung 100 verdeutlicht auch 3, die den Verlauf eines Audiosignals zeigt, wobei die Amplitudenachse mit dem Bezugszeichen 32 und die Zeitachse mit dem Bezugszeichen 33 versehen sind.
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Die Vorrichtung 100 aus 1 mit dem Effektgerät bewirkt die Beibehaltung von sogenannten Transienten 34. Transienten 34 sind ein kurzer, perkussiver Sound mit hohem Pegel am Anfang eines Schallereignisses. Die Transienten 34 müssen in keiner Abhängigkeit von der Tonhöhe stehen, oft sind diese nicht-harmonisch. Vielmehr handelt es sich dabei um kurze und perkussiv erscheinende Anteile des Klangs. Transienten 34 sind für die Erhaltung der Klangqualität des Schallereignisses von Bedeutung, da es um einen wichtigen Klangbaustein, nämlich den charakteristischen Anfang eines Schallereignisses, wie zum Beispiel den Anschlag einer Trommel, das Zupfgeräusch einer Geigen- oder Contrabass-Saite handelt. Die Vorrichtung 100 aus 1a erzielt ein hochwertiger Klangergebnis, indem sie die zu leisen Transienten 34 in ihrer Lautstärke zusammen mit dem Rest des Schallereignisses anhebt, nicht aber in ihrer Form verändert werden, was durch die in 3 gezeigte Wellenform 35 zum Ausdruck kommt, wobei ein Bereich 36 der Audiosignale, die bereits eine optimale Lautstärke haben, nicht bearbeitet und damit verfremdet werden, d.h. unbearbeitete Audiosignale, die in den beiden unteren Verläufen der Audiosignale in 3 gezeigt sind, als auch die durch die Vorrichtung 100 geregelten Audiosignale, die in den beiden oberen Verläufen der Audiosignale in 3 gezeigt sind, die gleiche Wellenform aufweisen in einem Bereich 36, in dem bereits unbearbeiteten Audiosignale eine optimale Lautstärke aufweisen.
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4 zeigt die Vorderseite der Vorrichtung 100 aus 1b, die eine Schaltereinheit 37 aufweist, die mindestens ein anliegendes Audioeingangssignal auf Mono- oder Stereobearbeitung umschalten kann. Wie aus 4 weiter hervorgeht, befindet sich an der Vorrichtung 100 ein Schalter 38, der ein Bypass-Schalter ist, der die Vorrichtung 100 aktiv (Bypass Aus) oder inaktiv (Bypass An) schaltet, um einen Vergleich des unbearbeiteten zum bearbeiteten Audioeingangssignal in Echtzeit zu ermöglichen. Der optische Anzeiger 39 zeigt an, ob sich die Vorrichtung 100 im Bypass-An oder Bypass-Aus Modus befindet.
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Zudem befinden sich, wie 4 weiter verdeutlicht, an der Vorrichtung 100 weitere optische Anzeiger 40, 41, 42, 43 die eine mögliche Übersteuerung eines Eingangspegels eines Audiosignals anzeigen. Der in 4 gezeigte Input Level Regler 44 wird entsprechend angepasst, so dass keine Übersteuerungen am Eingang anliegen. Der Ausgangspegelregler 45 regelt den Ausgangspegel eines in dem Effektgerät 10 geregelten Eingangspegels, sodass am Eingang einer in 4 nicht gezeigten Schallanlage keine Übersteuerungen entstehen. Neben der drahtgebundenen Signalübertragung, verfügt die in 4 gezeigte Vorrichtung 100 auch über eine drahtlose Kommunikation, die als Bluetooth-Verbindung 46 ausgebildet ist.
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Die 5a, 5b und 6 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Verbindung der Vorrichtung 100 aus 1a mit anderen Komponenten eines Audiosystems. Die 5a zeigt die Verbindungsvariante zwischen einer Anzahl von Audioquellen 48 einer Anordnung 47 dieser Audioquellen 48, die mit den Audio-Eingängen 51 der Vorrichtung 100 verbunden sind. 5b zeigt die Verbindungsvariante zwischen der Vorrichtung 100 mit mehreren Audio-Kompressoren 53 und einer Anzahl von Schallanlagen 49, einer Anordnung 50 dieser Schallanlagen mit ihren Audio-Eingängen 52.
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Aus 6 geht die Anordnung einer Anzahl von Kompressoren 53 einer Vorrichtung 100 aus 1 hervor, deren lautstärkeregulierten Audiosignale in einer Mischeinheit 55 zusammengemischt werden, bevor sie dann als Mischsignal in mindestens einen AudioEingang einer Schallanlage 49 geführt werden. Die Mischeinheit 55 ist eine Vorrichtung, in der eine Anzahl A von Audioeingangssignalen auf eine Anzahl B von Audioausgangssignalen zusammengemischt werden. Besonders gebräuchlich sind solche Mischeinheiten in Musikstudios, bei denen mehrere Audioquellen, wie zum Beispiel Musikinstrumente, auf eine Stereoquelle, das heißt auf zwei Kanäle, heruntergemischt werden. Neben der reinen Mischfunktion von Audioquellen beinhalten moderne Mischeinheiten außerdem die Möglichkeit, interne und externe Effekteinheiten einzubinden, um das Klangergebnis während des Mischvorgangs zu veredeln.
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7 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, das damit beginnt, dass ein Audioeingangssignal 56 aus mindestens einer in 7 nicht gezeigten Audioquelle, welches an der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 aus 1 anliegt, durch einen Leveler 57 derart in seinem Lautstärkepegel geregelt wird, dass es aufgrund von unterschiedlichen Basislautstärken von Audioquellen nicht zu Übersteuerungen innerhalb der Vorrichtung 100 kommen kann. Der Leveler 57 kann manuell oder automatisch die Lautstärke(n) der anliegenden Audioquelle(n) zur weiteren Verarbeitung durch den Kompressor 10 anpassen. Ist der Lautstärkepegel durch den Leveler 57 angepasst, wird das Signal weitergeführt in den Kompressor 10, dem noch ein in 7 nicht gezeigter Limiter nachgeschaltet ist. Nachdem das Audiosignal 23 den Limiter passiert hat, gelangt das Audioeingangssignal 23 in den Spatializer 58 und danach in eine Filter & Effekt Einheit 59l. Hier kann das Klangbild in seinem Frequenzbild angepasst und bei Bedarf mit Effekten versehen werden, wie zum Beispiel Hall und Echo Effekten, um die bearbeiteten Schallereignisse in ihrem Klang zu intensivieren. Diese Filter & Effekt Einheit 59 arbeitet manuell oder automatisch und basiert auf analogen oder digitalen Techniken. Nach der Filter & Effekt Einheit 59 passiert das Audioeingangssignal 56, bevor es zum Audioausgangssignal 61 wird, den nachgeschalteten Output Leveler 60.
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Auch der nachgeschaltete Limiter aus 7 arbeitet mit einer Kennlinie 62, die in 8 gezeigt ist, wobei die Achsen in 8 den Ordinaten- und Abzissenachsen aus 1b entsprechen.
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Der Limiter besitzt einen Threshold Parameter 63, ab dem der Regelvorgang beginnt. Dieser Regelvorgang setzt in seiner Wirkung höher an als der vorgeschaltete Kompressor 10, da der Limiter nur die Spitzenpegel abfangen, nicht aber den Klang als solchen weiter beeinflussen soll. Im Vergleich zu dem linearen Bereich der Kennlinie 62 gibt es einen Kurvenbereich 64 unter Verwendung einer Hard Knee Charakteristik bei -7dB, der bis zu einem Pegelpunkt unterhalb der 0dB Grenze mit einem Head Room weitergeführt wird. Die An- und Abschwellzeiten des Limiters (Attack, Release, Hold) sind so gewählt, dass kein Pumpen entsteht, die Regelzeiten aber nicht zu lang sind, damit der Limiter seine Wirkung zum Schutz gegen möglicherweise auftretende Spitzenpegel entfalten kann.
