DE19533260A1 - Verfahren zur Dynamikregelung niederfrequenter, von Umweltgeräuschen beeinflußter Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dynamikrege­ lung der niederfrequenten Signale (NF) bei Einrichtungen zur akustischen Signalübertragung in einem von Umweltgeräuschen be­ einflußten Bereich in Abhängigkeit der Umweltgeräusche.

Ein Kennzeichen menschlicher Sprache besteht u. a. darin, daß während des Sprechens NF-Pegel unterschiedlicher Amplitude auf­ treten. Dies ist die natürliche Dynamik der menschlichen Spra­ che. In ruhiger Umgebung, d. h. bei niedrigem Grundgeräuschpe­ gel, können nahezu 100% der akustischen Informationen einem Zuhörer übermittelt werden. In lauter Umgebung hingegen, d. h. bei hohem Grundgeräuschpegel, werden die akustischen Informati­ onsanteile mit geringer Amplitude überdeckt und fehlen somit. Bis zu einem gewissen Grad ist das menschliche Gehirn in der Lage, fehlende Teile zu ergänzen und so dennoch den Inhalt der Informationen zu verstehen. Werden zuviele Informationsanteile überdeckt, reicht die Rekonstruktionsfähigkeit des Gehirns nicht mehr aus und es gehen Informationen verloren.

Freisprechbetrieb und auch Telefonieren mit einem Hörer im Au­ tobetrieb funktioniert bei stehendem oder langsam fahrendem Fahrzeug recht gut. Bei zunehmender Geschwindigkeit nimmt der Grundgeräuschpegel, nämlich das Betriebsgeräusch des Fahrzeugs kontinuierlich zu. Es gehen dann immer mehr akustische Informa­ tionen verloren bis hin zur Unverständlichkeit bei sehr hoher Fahrzeuggeschwindigkeit. Das gleiche Problem besteht aber auch beim Einsatz entsprechender Einrichtungen zur akustischen Si­ gnalübertragung in anderen Bereichen, beispielsweise in Stadi­ en, Kaufhäusern und Supermärkten und überall dort, wo akusti­ sche Informationen bei unterschiedlich großen Umweltgeräuschen übermittelt werden sollen.

Fig. 1 zeigt in einer grafischen Darstellung ein Beispiel der akustischen Verhältnisse eines Fahrzeugs. Das Nutzsignal stammt hier von einem Mobiltelefon, das sich im Freisprechbetrieb be­ findet. In einem Diagramm sind der Lautstärkeverlauf des Nutz­ signals mit konstanter Dynamik und Amplitude (helles Feld) und das Betriebsgeräusch des Fahrzeugs (schraffiertes Feld) über der Geschwindigkeit aufgetragen. Der Lautstärkeverlauf des Nutzsignals ist konstant zwischen ca. 40 und 80 dBa über die gesamte Geschwindigkeit, das Betriebsgeräusch steigt beispiels­ weise linear an von ca. 43 dBa im Leerlauf auf ca. 95 dBa bei 220 km/h. Für eine mögliche Lösung des Problems könnte nun die Lautstärke des Mobiltelefons im gleichen Maße erhöht werden wie der Grundgeräuschpegel zunimmt. Dann müßten jedoch bei sehr ho­ hen Grundgeräuschpegeln große Maximallautstärken erzeugt wer­ den, da der Dynamikumfang des akustischen Signals, sofern die Linearität des Systems gewährleistet ist, erhalten bleibt. Nachteilig sind hierbei erhöhte Anforderungen an den NF-Ver­ stärker und das Lautsprechersystem. Außerdem werden die dann auftretenden Maximallautstärken oft als sehr störend empfunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben für eine gute akustische Signalübertragung in einem von Umwelt­ geräuschen beeinflußten Bereich der Informationsübertragung.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs beschriebe­ nen Art gemäß der Erfindung gelöst durch eine Regelung des Dy­ namikbereichs in der Signalübertragungseinrichtung mittels ei­ ner rechnergesteuerten Einrichtung, der die NF-Signale und zu­ sätzlich Informationen über den aktuellen Grundgeräuschpegel des Bereichs der Übermittlung der NF-Signale zugeführt werden.

Überlegungen und Untersuchungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, daß die Verständlichkeit nicht sehr stark abnimmt, wenn die Dynamik des akustischen Signals reduziert wird. Nimmt der Grundgeräuschpegel zu, so können die Informationsanteile mit geringer Amplitude so weit angehoben werden, daß sie den Grundgeräuschpegel übersteigen. Die Maximalwerte des NF-Signals bleiben dabei in ihrer Amplitude unverändert. Erst wenn ein mi­ nimaler Dynamikbereich unterschritten wird, wird der Gesamtpe­ gel - mit reduziertem Dynamikbereich - angehoben. Von Vorteil ist hierbei, daß über große Bereiche von Grundstörpegeländerun­ gen keine Lautstärkeerhöhung erfolgen muß. Zudem wird eine Dy­ namikreduzierung sicher als wesentlich angenehmer empfunden als eine hohe Lautstärke mit vollem Dynamikumfang.

Fig. 2 zeigt in einer zu Fig. 1 analogen Darstellung einen möglichen Verlauf von Dynamik und Amplitude des Nutzsignals. Hier­ bei wird angenommen, daß der Dynamikbereich nicht kleiner als 10 dB sein soll. Nach Erreichen des vorgegebenen Wertes wird die Amplitude des Nutzsignals erhöht, ohne den Dynamikumfang weiter zu reduzieren. Dynamik- und Lautstärkeverlauf des Nutz­ signals als Funktion des Fahrzeugbetriebsgeräusches sind im Diagramm als dunkle Flächen eingezeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfin­ dungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung in weiteren Details anhand eines in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei sind ein Mikrofon 1 und ein Lautsprecher 2 in einem Be­ reich 3 angeordnet, in dem akustische Informationen übermittelt werden, z. B. ein Fahrzeuginnenraum. Ein in den Bereich 3 ein­ tauchender Pfeil zeigt die Umweltsignale an, die in diesen Be­ reich zur Übermittlung akustischer Informationen eindringen oder dort erzeugt werden. Das Mikrofon 1 bildet den Wandler zur Umformung akustischer Informationen in elektrische Signale, der Lautsprecher 2 den Wandler zur Umformung elektrischer Signale in akustische Informationen. Das Mikrofon 1 ist an eine einen digitalen Signalprozessor (DSP) 5 enthaltende rechnergesteuerte Einrichtung 4 angeschlossen, die ausgangsseitig mit dem Laut­ sprecher 2 verbunden ist.

Die Dynamikreduzierung läßt sich mit Hilfe des in Mobiltelefo­ nen für die NF-Verarbeitung ohnehin verwendeten DSP′s in einfa­ cher Weise und ohne Hardwareaufwand erzielen, wozu der DSP in geeigneter Weise programmiert wird. Die Bereitstellung der vom DSP hierfür erforderlichen Informationen über den aktuellen Grundgeräuschpegel des Fahrzeugs kann in verschiedener Weise erfolgen. Zum einen werden mit Hilfe eines vorhandenen Frei­ sprechmikrofons die Innengeräusche des Fahrzeugs bzw. des Be­ reichs, in dem akustische Informationen übermittelt werden, ge­ messen. Die Aufbereitung der aufgenommenen Informationen kann im DSP vorgenommen werden. Aus den so gewonnenen Daten errech­ net der DSP den erforderlichen Dynamikumfang bzw. ggf. die er­ forderliche Lautstärkeerhöhung bei reduziertem Dynamikumfang. Hierfür ist nur eine geeignete Software erforderlich.

Die zweite Variante basiert darauf, daß die meisten Fahrzeuge proportional zur Geschwindigkeit digitale Tacho-Impulse erzeu­ gen. Dabei kann man davon ausgehen, daß proportional mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Innengeräusche zunehmen. So­ mit lassen sich diese Impulse zur Realisierung der oben be­ schriebenen Dynamikeinstellung verwenden. Es ist dann ein zu­ sätzliches Port für die Tacho-Impulse erforderlich.

Claims (14)

1. Verfahren zur Dynamikregelung der niederfrequenten Signale (NF) bei Einrichtungen zur akustischen Signalübertragung in ei­ nem von Umweltgeräuschen beeinflußten Bereich in Abhängigkeit der Umweltgeräusche, gekennzeichnet durch eine Regelung des Dy­ namikbereichs in der Signalübertragungseinrichtung mittels ei­ ner rechnergesteuerten Einrichtung, der die NF-Signale und zu­ sätzlich Informationen über den aktuellen Grundgeräuschpegel des Bereichs der Übermittlung der NF-Signale zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rechnergesteuerte Einrichtung umweltbeeinflußte Signale von den zur Signalübertragung erzeugten akustischen Signalen trennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen über den aktuellen Grundgeräuschpegel mit Hilfe einer Meßeinrichtung ermittelt und in der rechnergesteu­ erten Einrichtung für die Dynamikregelung aufbereitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Grundgeräuschpegels mit Hilfe eines Freisprech­ mikrofons vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von Umweltgeräuschen beeinflußte Bereich in einem geschlossenen Raum liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von Umweltgeräuschen beeinflußte Bereich der Innenraum eines Fahrzeugs ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen über den aktuellen Grundgeräuschpegel aus vom Fahrzeug proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugten digitalen Tacho-Impulsen abgeleitet werden, die in der rechner­ gesteuerten Einrichtung für die Dynamikregelung aufbereitet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die rechnergesteuerte Einrichtung ein in der NF-Verarbeitung verwendeter digitaler Signalprozessor (DSP) ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Erreichen eines bestimmten, durch einen be­ stimmten Grundgeräuschpegel verursachten minimalen Dynamikbe­ reichs eine weitere Reduzierung des Dynamikbereichs nicht mehr erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Erreichen des minimal zulässigen, durch einen bestimmten Grundgeräuschpegel verursachten Dynamikbe­ reichs und einer fortschreitenden Erhöhung des Grundgeräuschpe­ gels die Amplitude des NF-Signals erhöht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Amplitude bei Erreichen des minimal zulässigen, durch die fortschreitende Erhöhung des Grundgeräuschpegels ver­ ursachten Dynamikbereichs mit einem konstanten minimalen Dyna­ mikbereich erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeich­ net durch eine geschwindigkeitsabhängige Dynamikeinstellung.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeich­ net durch eine fahrzeuginnengeräuschabhängige Dynamikeinstel­ lung.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Kombination von geschwindigkeitsabhängiger bzw. fahrzeug­ innengeräuschabhängiger Dynamikeinstellung mit einer Lautstär­ keanhebung oberhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereichs.