DE19736699A1 - Verfahren zur automatischen Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers abhängig vom Störpegel der Umgebung (Quotientenverfahren) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers abhängig vom Störpegel der Umgebung, wobei der Lautsprecher mittelbar oder unmittelbar mit einer Spannung U_L be­ trieben wird, die aus einer eingehenden Signalspannung U_Sund aus einer Spannung U_M, die durch Aufnahme der Störgeräusche und Anteilen des vom Lautsprecher abge­ strahlten Nutzsignals und deren akustische/elektri­ sche Umformung entsteht, hergestellt wird.

Ein derartiges Verfahren gehört zum technischen Gebiet der elektronischen Regelungstechnik u. a. für audio­ visuelle Geräte der Unterhaltungselektronik und der Kommunikationstechnik. Bei den dort angewandten automa­ tischen Regelungsverfahren wird häufig die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der jeweils zu regelnden Größe, beispielsweise der Verstärkung bzw. Dämpfung der Lautstärke, als Ausgangsgröße für die Erzeugung einer entsprechend entgegenwirkenden Ein­ stellgröße genutzt, wie dies in der DE-OS 24 37 697 beschrieben ist.

Bei diesem sog. Differenzverfahren bleibt aber unbe­ rücksichtigt, daß z. B. die notwendige Erhöhung der Verstärkung bzw. der Dämpfung zur Ausregelung einer bestimmten Lautstärkedifferenz abhängig ist von der absoluten Größe der Lautstärke, denn eine bestimmte Lautstärkedifferenz erfordert bei großer Lautstärke eine geringere (Nach-)Verstärkung als bei kleinerer Lautstärke. Aus der Lautstärkedifferenz läßt sich die für eine hörrichtige Verständlichkeit erforderliche Einstellgröße für die Verstärkungsänderung dadurch nicht gewinnen.

Bei den bekannten Einrichtungen zum manuellen Ver­ stellen der Lautstärke eines Lautsprechers erfordert dieses ein vom veränderlichen Störpegel abhängiges, diskontinuierliches, zeitlich nachführendes Verstellen, was bei ständiger Notwendigkeit zum manuellen Ver­ stellen, die Konzentration auf den eigentlichen Empfang und andere Verrichtungen beeinträchtigt und z. B. sich bei Fahrzeugführern verkehrssicherheitsmindernd auswir­ ken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers abhängig vom Störpegel der Umgebung zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren geschaffen, bei dem die Lautstärkedifferenz in das umgekehrt proportionale Verhältnis zur Größe der Lautstärke gesetzt wird. Dieses sog. Quotientenver­ fahren kann für eine modulare Einrichtung zur automa­ tischen Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers abhängig vom veränderlichen akustischen Störpegel der Umgebung eingesetzt werden.

Bei veränderlichem Störpegel in der Umgebung eines Lautsprechers beispielsweise infolge Verkehrslärms und/oder in Fahrzeugen erfordert die hörrichtige Ver­ ständlichkeit eine entsprechende Erhöhung oder Ab­ senkung der Lautstärke des Lautsprechers. Mit ver­ änderlichem Störpegel gibt der Lautsprecher das Nutz­ signal U_L automatisch regelnd mit entsprechend ver­ änderter Intensität wieder, so daß die hörrichtige Verständlichkeit kontinuierlich erhalten bleibt.

Werden die Störgeräusche im Wirkungsbereich des Laut­ sprechers aufgenommen, sind in den aufgenommenen Ge­ räuschen auch Anteile des vom Lautsprecher abgestrahl­ ten Nutzsignals enthalten. Außerdem ist die hörrichtige Verständlichkeit vom Verhältnis aus der Pegeldifferenz zwischen Nutzsignal plus Störgeräusch und dem Pegel des Nutzsignals abhängig. Um die Regelung vom Verhältnis zwischen Störpegel und Anteilen des vom Lautsprecher abgestrahlten Nutzsignals abhängig zu machen, wird erfindungsgemäß die Multiplikation mit der Spannung U_Q als Quotient aus den Effektivwerten der gleichgerich­ teten Spannung U_M und der gleichgerichteten Spannung U_L, mit der ein Lautsprecher betrieben wird, oder von anderen aus den bezeichneten Spannungen abgeleiteten Spannungen, die zu diesen bezeichneten Spannungen jeweils proportional sind und deren Proportionali­ tätsfaktoren verschieden und frequenzabhängig sein können, durchgeführt.

Das Quotientenverfahren nach Anspruch 1 arbeitet als Folge- und Verhältnisregelung, wobei die den Laut­ sprecher speisende Spannung U_L in einem konstanten Verhältnis (z. B. 1 : 1) der vom Mikrofon abgegebenen Spannung U_M direkt, oder einstellbar zeitlich verzögert folgt. Das von den Parametern des Regelkreises be­ stimmte, konstante Verhältnis der Effektivwerte der Spannungen U_M und U_L ist dabei unabhängig von der Größe des Störgeräuschs.

Die Anpassung der Reglereigenschaften an die akusti­ schen Gegebenheiten erfolgt erforderlichenfalls mittels einstellbarer P-, I- und/oder D-Anteile entweder in Stufen oder kontinuierlich.

Damit im Nullbereich der Spannungen U_S und U_L, z. B. durch Sendepause, Suchlauf oder Sprachpause beim Verfahrensschritt der Quotientenbildung aus U_M und U_L keine unbestimmten Werte entstehen, ist eine zweck­ mäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 3 vorgesehen.

Als erfindungsgemäße Variante dieses Verfahrens nach Anspruch 4 kann die Quotientenbildung auch durch Sub­ traktion der Pegelwerte in dB aus den Effektivwerten der gleichgerichteten Spannungen U_M und U_L und die Multiplikation auch durch Addition der Pegelwerte in dB der Signalspannung U_S und der Einstellspannung U_Q z. B. mittels eines elektronischen Potentiometers mit ent­ sprechender logarithmischer Einstellcharakteristik durchgeführt werden. Vorzugsweise wird dabei so vorge­ gangen, daß das Verfahren ganz oder teilweise mit analogen und/oder digitalen Größen durchgeführt wird und dabei deren teilweise logarithmische Abhängigkeit zur Vereinfachung genutzt wird.

In einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens erfolgt die Aufnahme der Störge­ räusche und/oder eines Geräusches, das sich aus den Störgeräuschen und Anteilen aus dem vom Lautsprecher abgestrahlten Nutzgeräusch zusammensetzt, beispiels­ weise mit einem an sich bekannten Elektret-Mikrophon.

Die Bildung der Effektivwerte erfolgt beispielsweise in an sich bekannten, entsprechend beschalteten inte­ grierten RMS-Convertern, die zusätzlich dB-Ausgänge besitzen. Die Multiplikation oder das Verstellen der Verstärkung der eingehenden Signalspannung U_S erfolgt zweckmäßigerweise mit einem an sich bekannten Multipli­ zierer oder elektronischen logarithmischen Potentio­ meter (bei dB-Pegelgrößen), wie in der Rechnertechnik oder Audiotechnik üblich. Die Quotientenbildung oder Differenzbildung (bei dB-Pegelgrößen) wird am besten in an sich bekannter Weise mittels entsprechend beschal­ teter Dividierer bzw. Operationsverstärker vorgenommen.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Einrichtung im Gehäuse des Gerätes unter­ gebracht ist, mit dem es integriert werden soll, daß aber das Mikrophon am oder außerhalb dieses Gehäuses angebracht ist, am besten in der Nähe des Zuhörers.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert:

Das Mikrophon 6 der Einrichtung nach Zeichnung nimmt die Störgeräusche und Anteile der vom Lautsprecher 5 abgestrahlten Nutzgeräusche auf. Die Spannungen U_M und U_L werden in an sich bekannten RMS-Convertern 7a und 7b in quadratische Mittelwerte (Effektivwerte) umgewan­ delt. Anschließend werden sie dem Dividierer 9 zwecks Quotientenbildung oder zur Differenzbildung der Pegel­ werte (in dB) dem Operationsverstärker 9 zugeführt, die ihrerseits aus einer vorverstärkten Signalspannung U_S Multiplizierer oder elektronischen logarithmischen Einsteller 3 die verstärkte Spannung U_L herstellen. Die Spannung U_L wird vor Einleitung in den Lautsprecher mittels Leistungsverstärker 4 verstärkt. Die Ansteue­ rung der elektronischen Speicherung 8a und 8b während des Zeitraumes fehlender Signalspannungen U_S und U_L, z. B. durch Sendepause, erfolgt mittels einer Steuer­ logik 10. Die Einstellung der Grundlautstärke erfolgt mit dem Einstellpotentiometer 11.

Claims (4)

1. Verfahren zur automatischen Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers abhängig vom Störpegel der Umge­ bung, wobei der Lautsprecher mittelbar oder unmittel­ bar mit einer Spannung U_L betrieben wird, die aus einer eingehenden Signalspannung (U_S) und aus einer Spannung U_M, die durch Aufnahme der Störgeräusche und Anteilen des vom Lautsprecher abgestrahlten Nutz­ signals und deren akustische/elektrische Umformung entsteht, hergestellt wird, wobei die Spannung U_L durch Multiplikation der eingehenden Signalspannung (U_S) mit einer Einstellspannung (U_Q) hergestellt wird und die Einstellspannung (U_Q) gleich dem Quotienten aus den Effektivwerten der beiden gleichgerichteten Spannungen U_M und U_L, oder von anderen aus den bezeichneten Spannungen abgeleiteten Spannungen ist, die zu diesen bezeichneten Spannungen jeweils proportional sind und deren Proportionalitätsfak­ toren verschieden und frequenzabhängig sein können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Folge- und Verhältnisregelung mit dem Verhältnis aus den Effektivwerten der Spannungen U_M und U_L arbeitet und die Spannung U_L bei der Ausregelung der Störgeräusche der Spannung U_M so folgt, daß das Verhältnis aus den Effektivwerten dieser beiden Spannungen anschließend konstant und unabhängig von der Größe der Störgeräusche ist. Die Werte der beiden anderen Verhältnisse aus den Effektivwerten der Spannungen U_L und U_S sowie U_S und U_M sind dann jeweils ebenfalls konstant und zueinander mit dem gleichen, nur von den Regelungsparametern abhängigen Proportionalitätsfaktor umgekehrt propor­ tional, wie das Produkt aus diesen beiden Verhältnis­ werten zum Wert des Verhältnisses aus den Effektiv­ werten der Spannungen U_M und U_L.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Spannung U_L im Bereich Null bei der Quotientenbildung aus U_M und U_L die Einstell­ spannung (U_Q) mittels elektronischer Speicherung des zeitlich vorangegangenen Spannungswertes bis zum Zeitpunkt nach dem Verlassen des Nullbereichs gehalten, oder die Regelung für diese Zeit angehalten oder unterbrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ganz oder teilweise mit analogen und/oder digitalen Größen durchgeführt wird und dabei deren teilweise logarithmische Abhängigkeit zur Vereinfach­ ung genutzt wird.