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Die Erfindung betrifft ein Audiokommunikationssystem,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Systemteil mit einer ersten
Lautsprechereinheit, der ein erstes Schallinformationssignal einer
ersten Schallsignalquelle zuführbar
ist, und einem zweiten Systemteil mit einer zweiten Lautsprechereinheit,
der ein zweites Schallinformationssignal einer zweiten Schallsignalquelle
zuführbar
ist.
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Häufig
ist es der Wunsch von Fahrzeuginsassen, insbesondere im Fondbereich,
Musik oder Sprache mit einem Kopfhörer zu hören. Dies ist insbesondere
dann von Interesse, wenn ein Teil der Insassen, z.B. diejenigen
im Fondbereich, etwas anderes hören
wollen als die übrigen
Insassen, z.B. Fahrer und Beifahrer, über im Fahrzeug eingebaute
Lautsprecher. Dabei stellt sich das Problem, daß die Schallinformationen,
die aus den im Fahrzeug eingebauten Lautsprechern kommen, die Insassen
stören können, welche
mittels Kopfhörer
andere Schallsignale hören
wollen. Besonders stark werden die Schallsignale aus den Kopfhörern durch
Schallsignale aus im Fahrzeug eingebauten Lautsprechern bei tiefen,
energiereichen Frequenzen gestört.
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Aus der
EP 0 468 610 B1 ist ein
Kopfhörersystem
bekannt, das zur aktiven Unterdrückung
von Außengeräuschen dient.
Dieses Kopfhörersystem weist
zwei Lautsprechereinheiten auf, die eng am rechten und linken Ohr
anliegen. Jeder Lautsprechereinheit ist ein Außenmikrofon zugeordnet, dessen Ausgangssignal
in einer Steuereinheit invertiert und über eine Mischeinheit den Lautsprechereinheiten zugeführt wird.
Weiter ist im rechten und linken Ohr teil des Kopfhörersystems
ein Restmikrofon vorgesehen, das dem Schall aus den Lautsprechereinheiten ausgesetzt
ist und dessen Ausgangssignal ebenfalls der Mischeinheit zugeführt wird.
Optional ist für
das Kopfhörersystem
ein Eingang für
ein Sprechmikrofon oder für
weitere Signale vorgesehen.
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Die
DE 36 27 002 A1 offenbart ein Kopfhörersystem
zur Abgabe von Schallinformationssignalen an einen Benutzer, in
dem eine aktive Kompensation von störendem Umgebungsgeräusch erfolgt. Dazu
ist dem Kopfhörersystem
ein Referenzmikrofon zugeordnet, welches sich außerhalb eines Kopfhörers befindet
und Umgebungsgeräusch
aufnimmt, um es in elektrische Signale zu wandeln. Diese elektrischen
Signale werden über
ein Störkompensationsfilter
gefiltert, das die Übertragungsfunktion
zwischen Referenzmikrofon und Ohr nachbildet, und in invertierter
Form den Schallinformationssignalen überlagert, die einem Lautsprecher
im Kopfhörer
zugeführt
werden.
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In der
DE 37 33 132 A1 ist ein Kopfhörersystem
mit aktiver Geräuschunterdrückung beschrieben, dessen
Funktion weitgehend derjenigen des Kopfhörersystems aus der
DE 36 27 002 A1 entspricht,
wobei jedoch ein Referenzmikrofon innerhalb eines Kopfhörers angeordnet
ist. Um eine unerwünschte Rückkopplung
zwischen Mikrofon- und Lautsprechersignalen zu vermeiden, sind in
diesem Kopfhörersystem
wenigstens zwei Störkompensationsfilter vorgesehen.
Optional ist ein weiteres Referenzmikrofon außerhalb des Kopfhörers angeordnet.
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Der Erfindung liegt als technisches
Problem die Bereitstellung eines Audiokommunikationssystems der
eingangs genannten Art zugrunde, das Schallsignale einer ersten,
z.B. im Fahrzeug eingebauten Lautsprechereinheit für gewisse
Hörer,
die sich im Einflußbereich
dieser ersten sowie einer zweiten Lautsprecherein heit befinden,
zu unterdrücken
vermag, so daß diese
Hörer die
Schallinformationen von der zweiten Lautsprechereinheit weitestgehend
ungestört
hören können.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß eine
Kompensationseinheit vorgesehen ist, welche das Schallinformationssignal
der ersten Schallsignalquelle gegenphasig dem Schallinformationssignal
der zweiten Signalquelle beimischt. Auf diese Weise ist es möglich, daß Benutzer,
die sowohl einem Schallsignal aus der ersten als auch einem solchen
aus der zweiten Lautsprechereinheit ausgesetzt sind, den Eindruck
haben, lediglich ein Schallsignal aus der zweiten Lautsprechereinheit
zu hören
und von einem Schallsignal aus der ersten Lautsprechereinheit nicht
gestört
werden.
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In einem nach dem Anspruch 2 weitergebildeten
Audiokommunikationssystem ist wenigstens eine der beiden Lautsprechereinheiten
als Kopfhörereinheit
ausgebildet. Auf diese Weise ist es in einem Kraftfahrzeug möglich, unabhängig von
der Position eines Kraftfahrzeuginsassen im Fondbereich des Kraftfahrzeugs
das Schallsignal von der ersten Lautsprechereinheit weitestgehend
zu kompensieren, wobei als zweite Lautsprechereinheit z.B. der Einsatz eines
beliebigen Kopfhörers
möglich
ist.
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In einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Audiokommunikationssystem
weist die Kompensationseinheit eine Phasen- und Frequenz korrekturstufe und
einen invertierenden Anpassungsverstärker auf und mischt dem Schallinformationssignal
der zweiten Schallsignalquelle ein vom Schallinformationssignal der
ersten Schallsignalquelle abgeleitetes Kompensationssignal so bei,
daß am
Ohr eines betreffenden Hörers
das von der ersten Lautsprechereinheit herrührende Schallsignal von dem
vom Kompensationssignal herrührenden
Anteil des von der zweiten Lautsprechereinheit abgestrahlten Schallsignals
ausgelöscht
wird. Auf diese Weise gewährleistet
eine einfache Signalverarbeitung in der Kompensationseinheit, daß z.B. Personen,
die Signale über
Kopfhörer
hören wollen,
nicht durch Signale aus einer anderen Lautsprechereinheit gestört werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand der zugehörigen
Zeichnungen nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
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1a und 1b in Blockschaltbilddarstellung jeweils
ein Audiokommunikationssystem für
den Innenraum eines Kraftfahrzeuges und
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2 eine
illustrative Darstellung des Funktionsprinzips der in 1a und 1b dargestellten Audiokommunikationssysteme.
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Das in der 1a dargestellte Audiokommunikationssystem
weist einen ersten Systemteil 1 herkömmlichen Aufbaus auf, der eine übliche Fahrzeug-Lautsprechereinheit 9 umfaßt, die
mit einem Schallinformationssignal 22 gespeist wird. Dieses Schallinformationssignal 22 stellt
das Ausgangssignal eines Leistungsverstärkers 8 dar, dem ein
Vorverstärker 7 mit
Klangregelnetzwerk vorgeschaltet ist. Vorverstärker 7 und Leistungsverstärker 8 dienen
zur Verstärkung
eines Schallsignals 20, das wählbar aus einer von mehreren
Schallsignalquellen 4, 5 stammt, die beispielsweise
aus einem AM/FM-Tuner, einem CD-Laufwerk, einem Kassettenspieler
oder einem Telefon gebildet sein oder einen Fernsehton darstellen
können.
Zur Bereitstellung des unverstärkten Schallsignals
20 sind
die Schallsignalquellen 4, 5 über einen Umschalter 6 anwählbar.
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Ein zweiter Systemteil 2 bildet
ein Fondraumkommunikationssystem und umfaßt eine Kopfhörereinheit 17,
einen Leistungsverstärker 16 und
einen Vorverstärker 14 mit
Klangregelnetzwerk, die aus Schallsignalquellen 10, 11 gespeist
werden, die den Schallsignalquellen 4, 5 des ersten
Systemteils 1 entsprechen, also einen AF/FM-Tuner, ein
CD-Laufwerk etc. umfassen können.
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Der erste und der zweite Systemteil 1, 2 sind durch
eine Kompensationseinheit 3 verbunden, die einen invertierenden
Anpassungsverstärker 19 mit einer
vorgeschalteten Phasen- und Frequenzkorrekturstufe 18 aufweist.
Der Kompensationseinheit 3 wird das Schallsignal 22 aus
dem ersten Systemteil 1 zugeführt, vorzugsweise in seiner
verstärkten
Form, in der es der Lautsprechereinheit 9 zugeführt wird, wozu
es dann zwischen dem zugehörigen
Leistungsverstärker 8 und
der Lautsprechereinheit 9 abgegriffen wird. Das der Kompensationseinheit 3 zugeführte Schallsignal 22 wird
frequenzselektiv einer Phasenverschiebung unterzogen und mit einem
Verstärkungsfaktor
multipliziert. Alternativ ist es möglich, der Kompensationseinheit 3 das
unverstärkte
Signal 20 oder das nur vorverstärkte Signal 21 zuzuführen, wie in 1a gestrichelt angedeutet.
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Im zweiten Systemteil 2 ist
zwischen Vorverstärker 14 und
Leistungsverstärker 16 eine
Mischeinheit 15 geschaltet, die in 1a symbolisch als Zweiwiderstands-Netzwerk
dargestellt ist. In der Mischeinheit 15 wird dem Ausgangssignal 23 des Vorverstärkers 14 das
Ausgangssignal 25 der Kompensationseinheit 3 überlagert.
Dem nachgeschalteten Leistungsverstärker 16 und damit
der Kopfhörereinheit 17 wird
somit ein Signal zugeführt,
das dem aus einer der Gruppe von Schallsignalquellen 10, 11 mittels
eines Umschalters 13 auswählbaren Signal entspricht,
dem jedoch zusätzlich
ein bezüglich
des Schallsignals 22 für
die Lautsprechereinheit 9 des ersten Systemteils 1 gegenphasiges
Signal überlagert
ist.
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Bei dem in der 1b dargestellten, gegenüber demjenigen
von 1a etwas modifizierten
Audiokommunikationssystem sind die Komponenten, soweit ihre Funktion
derjenigen aus dem Audiokommunikationssystem von 1a entspricht, mit denselben Bezugszeichen
wie in 1a versehen.
Vom Audiokommunikationssystem aus 1a unterscheidet
sich das in 1b dargestellte
Audiokommunikationssystem lediglich darin, daß nunmehr die Kopfhörereinheit 17 vom
Systemteil 2 aus denselben Schallsignalquellen 4, 5,
die im ersten Systemteil 1 vorgesehen sind, gespeist wird.
Dazu sind die Ausgänge
der Schallsignalquellen 4, 5 im Systemteil 1 über Verbindungsleitungen 12a, 12b zusätzlich parallel
in den Systemteil 2 gelegt. Mittels des Umschalters 13 im
zweiten Systemteil 2 kann somit für den Vorverstärker 14 im
zweiten Systemteil 2 aus derselben Gruppe von Schallsignalquellen
ein Eingangssignal gewählt
werden, aus der auch das Eingangssignal 20 für den Vorverstärker 7 aus
dem ersten Systemteil 1 stammt.
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In 2 sind
für die
Audiokommunikationssysteme aus 1a und 1b schematisch die Lautsprechereinheit 9 des
ersten Systemteils 1, die Kopfhörereinheit 17 des
zweiten Systemteiles 2 und das Ohr 26 eines Kraftfahrzeug-Insassen
dargestellt, der die Kopfhörereinheit 17 trägt. Im Kraftfahrzeug-Innenraum
erzeugt die Lautsprechereinheit 9 ein Schallsignal A, das
an dem mit der Kopfhörereinheit 17 bedeckten
Ohr 26 des Insassen auf den Wert xA, mit 0≤x≤1, abgedämpft wird.
Das Schallsignal aus der Kopfhörereinheit 17 entspricht
der Überlagerung
einer Komponente B, die auf die für den zweiten Systemteil ausgewählte Schallsignalquelle
zurückgeht,
mit einer bezüglich
des Schallsignals A gegenphasigen und mit einem Kompensationsfaktor
y, mit 0≤y≤1, versehenen
Schallsignalkomponente –yA,
die vom ersten Systemteil 1 herrührt, so daß die Kopfhörereinheit 17 das
Ohr 26 des Insassen mit einem Schallsignal B-yA+xA beaufschlagt.
In der Kompensationseinheit 3 werden die frequenzselektive
Phasenverschiebung und der Verstärkungsfaktor
nun so eingestellt, daß über den
gesamten Frequenzbereich am Ohr 26 des Insassen wenigstens
nähe rungsweise
x≈y gilt,
so daß der
Insasse im wesentlichen nur das gewünschte Schallinformationssignal
B hört.
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Statt die Kompensationseinheit 3 wie
gezeigt mit einem invertierenden Anpassungsverstärker 19 und Phasen-
und Frequenzkorrekturstufe 18 auszuführen, ist es möglich, die
Kompensationseinheit auch durch einen Signalprozessor zu bilden,
dem entweder das Eingangssignal 20 des Vorverstärkers 7,
das Signal 21 zwischen Vorverstärker 7 und Leistungsverstärker 8 oder
das Ausgangssignal 22 des Leistungsverstärkers 8 zugeführt wird.
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Mit dem vorstehend anhand der beiden
Ausführungsbeispiele
erläuterten
erfindungsgemäßen System
ist es somit möglich,
Schallsignale eines ersten Lautsprechers, die für eine erste Gruppe von Hörern gedacht
sind, für
den ungestörten
Empfang von Schallinformationen einer anderen Schallquelle durch
eine zweite Gruppe von Hörern
zu unterdrücken.
Beim Anwendungsfall in einem Kraftfahrzeug können damit von Fondinsassen,
die einen Kopfhörer
tragen, externe Gefahreninformationen, Sprachinformationen anderer
Insassen und weitere Nutzgeräusche,
welche nicht aus dem Schallsignal der Lautsprecher ableitbar sind,
bei Auswahl eines geeigneten Kopfhörers vom sogenannten offenen
Typ weiterhin mitgehört
werden, lediglich gedämpft
von der Kopfhörermuschel.