DE19938171C2 - Process for processing acoustic signals and communication system for occupants in a vehicle - Google Patents
Process for processing acoustic signals and communication system for occupants in a vehicleInfo
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Abstract
Für eine besonders gute Kommunikation zwischen allen Insassen sowie für eine Teilnahme weiterer Insassen an sprachbedienten Systemen, wie z. B. Freisprechanlage, in einem Fahrzeug werden erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position (P1 bis P5) in dem Fahrzeug positionsabhängig unterschiedliche akustische Signale derart gesteuert, daß mindestens eine akustische Zone (Z1 bis Z5) eingerichtet wird.For a particularly good communication between all occupants and for the participation of other occupants in voice-operated systems, such as. B. hands-free system, in a vehicle according to the invention in a method for processing acoustic signals for at least one position (P1 to P5) in the vehicle position-dependent different acoustic signals are controlled such that at least one acoustic zone (Z1 to Z5) is set up.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position in einem Fahrzeug. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen.The invention relates to a method for processing acoustic Signals for at least one position in a vehicle. Furthermore concerns the Invention a communication system for occupants in a vehicle, especially in a passenger car.
Eine ähnliche Thematik ist in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung "Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Verlusten eines Signals" behandelt, deren Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung zuzurechnen ist. Die genannte Anmeldung erhielt unser internes Aktenzeichen P 111 438 und das amtliche Aktenzeichen DE 199 38 158.5-53.A similar topic is in the simultaneously filed application "Procedure and Device for compensating losses of a signal "treated, the Disclosure content of this application is attributable. The aforementioned registration received our internal file number P 111 438 and the official file number DE 199 38 158.5-53.
In einem Fahrzeug, z. B. in einem Personenkraftwagen, kommt es aufgrund von Umgebungsgeräuschen zur Beeinträchtigung der Kommunikation zwischen Fahrzeuginsassen. Zum einen wird die Kommunikation durch die Position der Insassen zueinander beeinflußt. Dabei ist die Qualität der Kommunikation bei in Reihen hintereinander angeordneten Positionen besonders stark durch Sprechrichtung (Signalausbreitung) und daraus resultierend durch entsprechende Signalverluste auf dem Übertragungsweg bestimmt. Zum anderen wird die Kommunikation zwischen den Insassen beispielsweise durch Fahr- oder Windgeräusche sowie durch Gebläsegeräusche oder Musik beeinträchtigt. Zur Verbesserung der Kommunikation im Innenraum des Fahrzeug werden üblicherweise Anti-Schallsysteme verwendet, die vor allem Umgebungsgeräusche, insbesondere Fahrgeräusche, reduzieren. Dazu weisen derartige Anti-Schallsysteme in Kopfnähe der Insassen beispielsweise ein Mikrofon auf, das zur Erfassung des breitbandigen Geräuschsignals dient. Über einen Lautsprecher wird ein dem Geräuschsignal gegenphasiges Signal, ein sogenanntes Anti-Schallsignal, ausgegeben. Ein solches Anti-Schallsystem ist z. B. in dem Artikel von Garcia-Bonito et al.: Generation of Zones of Quiet Using a Virtual Microphone Arrangement, Journal Acoustical Society of America, 101, June 1997, Seiten 3498 bis 3516, beschrieben. Nachteilig dabei ist, daß die sprachliche Kommunikation der Insassen untereinander durch akustisch ungünstige Positionen im Fahrzeug weiterhin wesentlich beeinträchtigt ist.In a vehicle, e.g. B. in a passenger car, there is impairment of communication between vehicle occupants due to ambient noise. On the one hand, the communication is influenced by the position of the occupants relative to one another. The quality of communication in positions arranged in rows is particularly determined by the direction of speech (signal propagation) and, as a result, by corresponding signal losses on the transmission path. On the other hand, communication between the occupants is impaired, for example, by driving or wind noises, as well as by blower noises or music. To improve communication in the interior of the vehicle, anti-noise systems are usually used, which primarily reduce ambient noise, in particular driving noise. For this purpose, such anti-noise systems have, for example, a microphone near the head of the occupants, which is used to detect the broadband noise signal. A signal, a so-called anti-sound signal, is output via a loudspeaker. Such an anti-noise system is e.g. B. in the article by Garcia-Bonito et al .: Generation of Zones of Quiet Using a Virtual Microphone Arrangement, Journal Acoustical Society of America, 101, June 1997 , pages 3498 to 3516. The disadvantage here is that the linguistic communication between the occupants is still significantly impaired by acoustically unfavorable positions in the vehicle.
Zusätzlich ist in heutigen Fahrzeugen eine Freisprecheinrichtung für Funktelefone vorgesehen, die eine Kommunikation mit fernen Teilnehmern ermöglicht. Auch hier steht üblicherweise eine Reduzierung der Umgebungsgeräusche im Fahrzeuginnenraum für eine verbesserte Kommunikation im Vordergrund. Darüber hinaus sind bei derartigen Freisprecheinrichtungen aufgrund von besonders langen Signallaufzeiten im Fernsprechnetz auftretende elektrische und akustische Echos zu kompensieren, die ebenfalls die Kommunikation wesentlich beeinträchtigen. Hierzu werden üblicherweise Echokompensatoren verwendet. Durch das insbesondere auf den Fahrer des Fahrzeugs ausgerichtete Mikrofon, ist aber auch hier eine Benutzung der Freisprecheinrichtung für weitere Insassen aufgrund der akustisch ungünstigen Position im Fahrzeug sehr begrenzt.In addition, there is a hands-free system for radio telephones in today's vehicles provided that enables communication with remote participants. Here too there is usually a reduction in ambient noise in the vehicle interior for improved communication in the foreground. In addition, at such hands-free devices due to particularly long signal delays in Telephone network to compensate for electrical and acoustic echoes that occur also significantly impair communication. This is usually done Echo cancellers used. Due in particular to the driver of the vehicle aligned microphone, but is also a use of the handsfree for other occupants very much due to the acoustically unfavorable position in the vehicle limited.
Darüber hinaus ist aus der EP 0 903 726 A2 ein Kommunikationssystem zur aktiven Geräusch- und Echokompensation bekannt, bei welchem ein modellbasiertes, adaptives Steuerungssystem mittels Korrelationsfilter anhand einer Vielzahl von adaptiven Kompensationsmodellen Geräusche und/oder Echos kompensiert.In addition, EP 0 903 726 A2 describes a communication system for active Known noise and echo cancellation, in which a model-based, adaptive Control system using correlation filters using a variety of adaptive Compensation models compensates for noise and / or echoes.
Ferner ist aus der DE 195 33 541 C1 eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung eines Geräts durch Sprachkommandos bekannt, welche insbesondere dem Fahrer des Fahrzeugs eine sprachbediente Steuerung verschiedener Systeme, wie z. B. Radio, Klimaanlage, Navigationssystem, ermöglicht. Nachteilig dabei ist, daß auch hier die weiteren Insassen des Fahrzeugs von der Benutzung dieser Vorrichtung ausgeschlossen sind.Furthermore, DE 195 33 541 C1 describes a device for automatic control a device known by voice commands, which in particular the driver of the Vehicle voice-operated control of various systems, such as. B. radio, Air conditioning, navigation system, enables. The disadvantage here is that here too other occupants of the vehicle excluded from the use of this device are.
Der Erfindung liegt daher die Aufgaben zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen anzugeben, bei der eine Kommunikation zwischen allen Insassen hinreichend gut ermöglicht ist sowie eine Teilnahme weiterer Insassen an sprachbedienten Systemen, wie z. B. Freisprechanlage, ermöglicht ist. Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug anzugeben, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kommunikation zwischen den Insassen ermöglicht.The invention is therefore based on the objects of a method for processing acoustic signals indicate communication between all occupants is sufficiently well possible and participation of other occupants voice operated systems, such as B. hands-free system is enabled. Furthermore, it is The object of the invention is a communication system for occupants in a vehicle indicate the improved communication compared to the prior art between the occupants.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position in einem Fahrzeug gelöst, indem positionsabhängig unterschiedliche akustische Signale derart gesteuert werden, daß mindestens eine akustische Zone eingerichtet wird.The first-mentioned object is achieved according to the invention in a processing method solved by acoustic signals for at least one position in a vehicle by position-dependent different acoustic signals are controlled such that at least one acoustic zone is set up.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß Insassen in einem Fahrzeug individuelle akustische Bedürfnisse haben, wie z. B. hinreichend gute Kommunikation zwischen Insassen untereinander, Kommunikation über eine Freisprechanlage von möglichst allen Positionen, hinreichend guter Radioempfang sowie akustischer Signalempfang anderer Systeme, wie beispielsweise eines Navigationssystems, an möglichst allen Positionen im Fahrzeug sowie Reduzierung möglichst sämtlicher die Kommunikation und den Signalempfang beeinträchtigender Umgebungsgeräusche. Darüber hinaus kommt es an verschiedenen Positionen im Fahrzeug bedingt durch unterschiedliche Übertragungswege zu einer unterschiedlichen Beeinträchtigung der Kommunikation sowie des akustischen Signalempfangs. Durch die positionsabhängige oder positionsbezogene Steuerung der unterschiedlichen akustischen Signale, wie z. B. Sprachsignal, Tonsignal oder Geräuschsignal, wird innerhalb des Bereichs der jeweiligen Position eine akustische Zone erzeugt. Dabei wird die akustische Zone entweder komplett oder anteilig für die jeweilige Position erzeugt. Bedingt durch die Komplexität von akustischen Systemen im Fahrzeuginnenraum wird bevorzugt die jeweilige Position in verschiedene akustische Zonen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften unterteilt. Somit wird gleichzeitig sowohl eine Reduzierung von Umgebungsgeräuschen als auch ein Ausgleich der Beeinträchtigung des Signalempfangs für verschiedene Positionen im Fahrzeug ermöglicht.The invention is based on the consideration that occupants in a vehicle have individual acoustic needs, such as B. Sufficiently good communication between occupants, communication via a hands-free system from if possible all positions, sufficiently good radio reception as well as acoustic Signal reception from other systems, such as a navigation system if possible, all positions in the vehicle and reduction of all, if possible Communication and ambient noise impairing signal reception. In addition, it occurs due to various positions in the vehicle different transmission paths to a different impairment of the Communication and acoustic signal reception. Through the position-dependent or position-based control of the different acoustic signals, such as. B. Voice signal, sound signal or noise signal, is within the range of an acoustic zone. The acoustic zone either completely or partially generated for the respective position. Due to the The complexity of acoustic systems in the vehicle interior is preferred respective position in different acoustic zones with different acoustic Properties divided. Thus both a reduction of Ambient noise as well as a compensation for the impairment of the Allows signal reception for various positions in the vehicle.
Zweckmäßigerweise wird als akustische Zone mindestens eine Hör-Zone, Sprech-Zone und/oder eine Ruhe-Zone erzeugt. Die Hör-Zone weist dabei als Funktionalität den Empfang von in dieser betreffenden Zone auftretenden Schallereignissen auf. Die Sprech-Zone dient insbesondere dazu, daß nur in dieser Zone ausgegebene akustische Signale verarbeitet werden, außerhalb der Sprech-Zone ausgegebene Signale bleiben unberücksichtigt. Die Ruhe-Zone ist dadurch charakterisiert, daß in diesem Bereich auftretende akustische Signale ausgeblendet werden. Dabei werden die einzelnen Zonen durch eine besonders einfache Ausrichtung der akustischen Sende- und Empfangssignale erzeugt. Die Trennung oder Teilung des Positionsbereichs in derartige einzelne akustische Zonen bewirkt dabei, daß jede Position hinsichtlich ihrer Akustikbedingungen strukturiert wird. Somit ist für jede Position ein besonders flexibler Zugang zur individuellen akustischen Kommunikation, zur Informationsaufhahme sowie zur akustischen Bedienung von Funktionen, wie z. B. des Navigationssystems, ermöglicht.At least one listening zone, speaking zone, is expediently used as the acoustic zone and / or creates a quiet zone. The listening zone has the functionality Reception of sound events occurring in this zone. The Speech zone serves in particular to ensure that acoustic signals are only output in this zone Signals are processed, signals output outside the speech zone remain disregarded. The rest zone is characterized in that in this area occurring acoustic signals are hidden. The individual zones through a particularly simple alignment of the acoustic transmission and Received signals generated. The separation or division of the position range into such individual acoustic zones causes each position in terms of their Acoustic conditions is structured. This makes it particularly flexible for every position Access to individual acoustic communication, information acquisition as well as for acoustic operation of functions such. B. the navigation system, enables.
Vorteilhafterweise wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale zielgerichtet ausgegeben. Dies ermöglicht die Erzeugung von mindestens einer Hör- Zone für die betreffende Position. Die Hör-Zone wird dabei erzeugt, indem akustische Signale oder Schallereignisse für die betreffende Position nur in dieser definierten Hör- Zone hörbar sind. Für den außerhalb der Hör-Zone liegenden Raumbereich der betreffenden Position werden die Signale entsprechend ausgeblendet. Beispielsweise werden akustische Signale benachbarter Positionen so stark gedämpft beispielsweise durch Antischall, daß eine Übertragung der Signale auf die betreffende Position möglichst sicher vermieden ist.At least one of the acoustic signals is advantageously position-dependent spent purposefully. This enables the generation of at least one hearing aid. Zone for the position in question. The listening zone is generated by acoustic Signals or sound events for the position in question only in this defined hearing Zone are audible. For the area outside the listening zone corresponding signals are hidden accordingly. For example acoustic signals from neighboring positions are so strongly damped, for example by anti-noise that a transmission of the signals to the position in question is avoided as safely as possible.
Vorzugsweise wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale gerichtet, insbesondere mittels eines Richtmikrofons, empfangen. Hierdurch ist für die betreffende Position eine Sprech-Zone erzeugt. Dabei werden für die betreffende Position nur diejenigen akustischen Signale verarbeitet, insbesondere empfangen, die innerhalb der Sprech-Zone erzeugt worden sind. Akustische Signale außerhalb dieser Sprech-Zone bleiben unberücksichtigt, indem der räumliche Bereich außerhalb der Sprech-Zone akustisch getrennt wird. Eine derartige positionsbezogene Sprech-Zone ermöglicht die Eingabe eines akustischen Signals durch einen einzelnen Insassen in der Sprech-Zone, während die Eingabe von akustischen Signalen weiterer Insassen anderer Positionen in der betreffenden Sprech-Zone nicht empfangen werden.At least one of the acoustic signals is preferably position-dependent directed, in particular by means of a directional microphone. This is for the position in question creates a speech zone. Thereby, for the concerned Position only processes those acoustic signals, especially those received have been created within the speech zone. Acoustic signals outside of this Speech zone are disregarded by the spatial area outside the Speech zone is acoustically separated. Such a position-related speaking zone Allows a single occupant to enter an acoustic signal in the Speech zone while entering acoustic signals of other occupants of others Positions in the relevant speech zone are not received.
Zweckmäßigerweise wird in Abhängigkeit von dem empfangenen akustischen Signal mindestens ein akustisches Signal ausgegeben. Hierdurch ist gewährleistet, daß in Abhängigkeit vom empfangenden Signal, insbesondere in Abhängigkeit von der Signalart und/oder der Signalintensität, das gleiche oder ein anderes akustisches Signal orts- oder positionsbezogen im Fahrzeuginnenraum ausgegeben wird. Beispielsweise wird als akustisches Empfangssignal ein Sprachsignal einer Freisprechanlage eines Funktelefons identifiziert, in Abhängigkeit von den im Fahrzeug besetzten Positionen wird an diesen betreffenden Positionen dieses Sprachsignal in der jeweils zugehörigen Hör-Zone ausgegeben. Gleichzeitig wird ein Tonsignal einer Musikanlage in den Hör- Zonen der betreffenden Positionen ausgeblendet, indem der Signalpegel des Tonsignals entsprechend stark auf dem elektrischen Signalweg und/oder auf dem akustischen Signalweg durch Antischall gedämpft wird.It is expedient depending on the acoustic signal received output at least one acoustic signal. This ensures that in Dependence on the received signal, in particular depending on the Signal type and / or the signal intensity, the same or a different acoustic signal is output based on location or position in the vehicle interior. For example is a voice signal from a hands-free system as an acoustic reception signal Radiotelephones identified depending on the positions occupied in the vehicle is at these relevant positions this voice signal in the associated Listening zone output. At the same time, a sound signal from a music system is Zones of the relevant positions are hidden by the signal level of the sound signal correspondingly strong on the electrical signal path and / or on the acoustic Signal path is dampened by anti-noise.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale eliminiert wird. Dabei werden insbesondere Störsignale, wie beispielsweise Fahr-, Wind- oder Gebläsegeräusche, derart stark gedämpft oder mit gegenphasigen gleichstarken Signalen überlagert, daß in der jeweiligen Position nur die informationsrelevanten Signale empfangen oder ausgegeben werden. Bevorzugt werden in der Ruhe-Zone möglichst sämtliche akustischen Signale oder Schallereignisse ausgeblendet. Dabei werden in der Ruhe-Zone insbesondere störende Geräusche kompensiert.In an advantageous embodiment, at least one of the acoustic signals is position-dependent Signals is eliminated. In particular, interference signals, such as Driving, wind or blower noises, so strongly damped or with opposite phases equally strong signals superimposed that only the signals relevant to information are received or output. To be favoured in the quiet zone, as far as possible, all acoustic signals or sound events hidden. Disturbing noises are particularly noticeable in the quiet zone compensated.
Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug durch ein System zur Verarbeitung von akustischen Signalen gelöst, das für mindestens eine Position im Fahrzeuginnenraum derart ausgeführt ist, daß positionsabhängig durch Steuerung von unterschiedlichen akustischen Signalen mindestens eine akustische Zone eingerichtet ist. According to the invention, the second-mentioned object is achieved in a communication system for Occupants in a vehicle through an acoustic processing system Signals solved that for at least one position in the vehicle interior is that position-dependent by controlling different acoustic signals at least one acoustic zone is set up.
Bevorzugtermaßen sind als akustische Signale Sprachsignale, Störsignale und/oder andere Tonsignale steuerbar. Dabei werden in Abhängigkeit von der Funktionalität und dem Informationsinhalt insbesondere die Sprach- und/oder Tonsignale positionsabhängig zielgerichtet verstärkt oder gedämpft. Vorzugsweise ist individuell jede Position hinsichtlich ihrer Akustik einstellbar. Dabei kann dies zum einen automatisch erfolgen, z. B. wird bei eingehenden Telefonaten von der Freisprechanlage des Mobilfunktelefons automatisch das Sprachsignal an den von Insassen besetzten Positionen verstärkt ausgegeben. Alternativ kann durch manuelle Eingabe die Ausgabe des Tonsignals für eine vorgegebene Position individuell gesteuert, z. B. stark gedämpft werden, wenn der Insassse an dieser Position dies wünscht.Speech signals, interference signals and / or are preferred as acoustic signals other sound signals controllable. Depending on the functionality and the information content in particular the voice and / or sound signals positionally strengthened or damped depending on the position. Preferably is individual each position adjustable with regard to its acoustics. On the one hand, this can done automatically, e.g. B. is for incoming calls from the speakerphone the mobile phone automatically sends the voice signal to the occupants Positions increasingly issued. Alternatively, the output can be entered manually the sound signal individually controlled for a given position, e.g. B. strongly damped if the occupant so desires in this position.
Zweckmäßigerweise umfaßt die akustische Zone positionsabhängig jeweils mindestens eine Hör-Zone, eine Sprech-Zone und/oder eine Ruhe-Zone. Dabei sind die Hör-Zone, die Sprech-Zone und/oder die Ruhe-Zone für die zugehörige Position akustisch voneinander getrennt. Hierdurch ist eine besonders auf die Position abgestimmte akustische Funktionseinteilung ermöglicht. Beispielsweise weist die Position des Fahrers sämtliche akustischen Zonen auf. D. h. der Fahrer kann sowohl sprachgesteuerte Systeme über die zugeordnete Sprach-Zone bedienen, als auch Informationen über die zugeordnete Hör-Zone empfangen. Demgegenüber umfaßt beispielsweise die Position eines weiteren Insassen (Mitfahrer) nur eine Hör-Zone, so daß dieser Insasse akustisch nicht mit einer Sprach-Zone verbunden ist und demzufolge z. B. das sprachgesteuerte System nicht bedienen kann. Vorteilhafterweise sind für die jeweilige Position in Abhängigkeit von akustisch empfangenen Signalen die akustisch auszugebene Signale steuerbar, indem die Zuordnung der Zonen festgelegt sind. Dabei kann die Steuerung der Signale sowohl automatisch als auch manuell erfolgen.Depending on the position, the acoustic zone expediently comprises at least in each case a listening zone, a speaking zone and / or a quiet zone. Here are the listening zone, the speaking zone and / or the resting zone for the associated position acoustically separated from each other. As a result, it is especially tailored to the position acoustic function division enables. For example, the position of the All acoustic zones. That is, the driver can be both voice controlled Operate systems via the assigned language zone, as well as information about the assigned listening zone received. In contrast, the position includes, for example another occupant (passenger) only one listening zone, so that this occupant acoustically is not connected to a language zone and therefore z. B. the voice-controlled System cannot operate. Advantageously, for the respective position in Depending on acoustically received signals, the signals to be output acoustically controllable by defining the assignment of the zones. The control the signals are both automatic and manual.
Zweckmäßigerweise ist im Fahrzeuginnenraum mindestens ein integriertes Lautsprecher-Mikrofon-System vorgesehen. Dabei ist das Lautsprecher-Mikrofon- System derart ausgeführt ist, daß der gesamte Fahrzeuginnenraum und/oder mindestens eine Position im Fahrzeuginnenraum akustisch voneinander getrennt mindestens eine Hör-Zone und eine Sprech-Zone aufweist. In Abhängigkeit von der Art und Größe des Fahrzeuginnenraums können auch mehrere Lautsprecher-Mikrofon-Systeme, insbesondere je Position eins, vorgesehen sein. Durch ein derartiges Lautsprecher- Mikrofon-System, insbesondere durch ein positionsbezogenes Lautsprecher-Mikrofon- System, sind akustische Funktionalität im Fahrgastinnenraum individuell erzielbar und steuerbar.At least one is expediently integrated in the vehicle interior Speaker-microphone system provided. The speaker microphone System is designed such that the entire vehicle interior and / or at least a position in the vehicle interior acoustically separated from one another at least one Has listening zone and a speaking zone. Depending on the type and size of the The vehicle interior can also have multiple loudspeaker-microphone systems, in particular one for each position. With such a loudspeaker Microphone system, in particular through a position-related loudspeaker-microphone System, acoustic functionality in the passenger compartment can be individually achieved and controllable.
Vorzugsweise ist das Lautsprecher-Mikrofon-System im oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet. Somit ist ein besonders kurzer Übertragungsweg zwischen Sender (= Mund des Insassen oder Lautsprecher des Lautsprecher-Mikrofon- Systems) und Empfänger (= Mikrofon des Lautsprecher-Mikrofon-Systems bzw. Ohr des Insassen) gegeben, wodurch Störeinflüsse begrenzt sind.The loudspeaker-microphone system is preferably in the upper region of the Arranged vehicle interior. This is a particularly short transmission path between transmitter (= mouth of the occupant or loudspeaker of the loudspeaker microphone Systems) and receiver (= microphone of the loudspeaker-microphone system or ear of the occupant), which limits interference.
Um insbesondere eine positionsbezogene Beschallung zu erzielen, dient vorteilhafterweise als Lautsprecher des Lautsprecher-Mikrofon-Systems mindestens ein Richtlautsprecher. Dabei weist der Richtlautsprecher hinsichtlich seiner Richtwirkung besonders gute Nahfeldeigenschaften auf. Beispielsweise wird als Richtlautsprecher ein offener Lautsprecher (= Lautsprecher ohne Gehäuse) eingesetzt. Das Schallfeld des offenen Lautsprechers weist eine Schallabstrahlung in Form eines Dipols auf und ist somit insbesondere für eine Nahfeldbeschallung einsetzbar, bei welcher sich das Ohr in unmittelbarer Nähe zum Lautsprecher befindet. Alternativ kann als Richtlautsprecher ein Gradientenlautsprecher verwendet werden. Das Schallfeld des Gradientenlautsprechers weist dabei eine Schallabstrahlung in Form einer Niere auf. Somit ist auch in einem gegenüber dem offenen Lautsprecher größeren Abstand eine hinreichend gute Beschallung der Position gegeben. Eine weitere Alternative ist durch ein Lautsprecher-Array ermöglicht. Hierbei wird die Richtwirkung durch eine Mehrzahl von Lautsprechern und deren entsprechenden Ausrichtung erzielt.In order to achieve a position-specific sound, in particular, is used advantageously as a loudspeaker of the loudspeaker-microphone system at least one Directional speaker. The directional loudspeaker indicates its directionality particularly good near field properties. For example, as a directional speaker open loudspeaker (= loudspeaker without housing) used. The sound field of the open speaker has a sound radiation in the form of a dipole and is can thus be used in particular for a near-field sound system in which the ear is in is in close proximity to the speaker. Alternatively, as a directional speaker a gradient speaker can be used. The sound field of the Gradient speaker has a sound radiation in the form of a kidney. This means that there is a greater distance from the open loudspeaker sufficiently good sound reinforcement of the position. Another alternative is through allows a speaker array. Here the directivity is determined by a plurality achieved by speakers and their corresponding orientation.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand von ca. 5 bis 30 cm des Lautsprechers zum oberen Bereich der Position, z. B. zum Ohrbereich des Insassen auf der betreffenden Position, erwiesen. Dabei ist der Pegelverlust besonders gering gehalten. Darüber hinaus sind mögliche Störeinflüsse und eine daraus resultierende Beeinträchtigung des Empfangs begrenzt. Ferner eignet sich als positionsabhängiger Einbauort des Lautsprechers im Fahrzeuginnenraum insbesondere das Fahrzeugdach, die Kopfstütze und/oder die Rückenlehne.A distance of approximately 5 to 30 cm from the loudspeaker has proven to be particularly advantageous to the top of the position, e.g. B. to the ear area of the occupant on the position in question. The level loss is kept particularly low. In addition, there are possible interferences and a resulting one Limited impact on reception. It is also suitable as a position-dependent Installation location of the loudspeaker in the vehicle interior, in particular the vehicle roof, the headrest and / or the backrest.
Um eine positionsbezogene Eingabe von akustische Signalen zu ermöglichen, ist als Mikrofon des Lautsprecher-Mikrofon-Systems vorzugsweise ein Richtmikrofon vorgesehen. Durch die Verwendung des Richtmikrofons ist das akustische Signal aus einer Hauptrichtung aufnehmbar, wohingegen das Richtmikrofon für andere Richtungen zumindest weitgehend unempfindlich ist. Somit ist eine Beeinträchtigung der Eingabe von akustischen Signalen auf der betreffenden Position durch Signale, z. B. Sprach- oder Störsignale benachbarter Positionen, oder durch Umgebungsgeräusche besonders sicher vermieden. Alternativ kann als Mikrofon auch ein Mikrofon-Array verwendet werden, wodurch die Richtwirkung nochmals gesteigert wird. Zweckmäßigerweise ist das Mikrofon in einem Abstand von ca. 20 bis 50 cm zum Mundbereich des Insassen angeordnet.To enable position-related input of acoustic signals, as is The microphone of the loudspeaker-microphone system is preferably a directional microphone intended. By using the directional microphone, the acoustic signal is off one main direction recordable, whereas the directional microphone for other directions is at least largely insensitive. Thus, the input is impaired of acoustic signals at the position in question by signals, e.g. B. voice or Interference signals from neighboring positions, or particularly safe due to ambient noise avoided. Alternatively, a microphone array can also be used as a microphone, which further increases the directivity. This is expedient Microphone at a distance of about 20 to 50 cm from the occupant's mouth arranged.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die positionsbezogene Steuerung von unterschiedlichen akustischen Signalen die oder jede Position hinsichtlich ihrer akustischen Funktionalität individuell ausgerichtet werden kann. Somit ist auch von akustisch ungünstigen Positionen eine unbeschwerte Kommunikation und Teilnahme der betreffenden Personen an akustischen Interaktionen, wie z. B. sprachgeführtes Navigationssystem, ermöglicht.The advantages achieved by the invention consist in particular in that position-based control of different acoustic signals the or each Position can be individually aligned with regard to their acoustic functionality can. Thus, even from acoustically unfavorable positions is a carefree one Communication and participation of the persons concerned in acoustic Interactions such as B. voice-guided navigation system.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing.
Darin zeigen:In it show:
Fig. 1 schematisch eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Lautsprecher-Mikrofon-Systemen, Fig. 1 shows schematically a communication system for occupant in a vehicle with a plurality of loudspeaker-microphone systems,
Fig. 2 schematisch den Fahrzeuginnenraum gemäß Fig. 1 mit einer Mehrzahl von akustischen Zonen, Fig. 2 shows schematically the vehicle interior of FIG. 1 with a plurality of acoustic zones,
Fig. 3 schematisch eine positionsbezogene akustische Sprech-Zone, Fig. 3 shows schematically a position-related acoustic opening zone,
Fig. 4 schematisch eine positionsbezogene akustische Ruhe-Zone, Fig. 4 shows schematically a position-related acoustic rest zone,
Fig. 5 schematisch eine positionsbezogene akustische Hör-Zone, Fig. 5 shows schematically a position-related acoustic listening zone,
Fig. 6 schematisch die Kommunikationsanlage gemäß Fig. 1 mit einem System zur Verarbeitung von akustischen Signalen, Fig. 6 shows schematically the communication system of FIG. 1 with a system for the processing of acoustic signals,
Fig. 7 ein Diagramm für die Richtwirkung eines Richtlautsprechers im Nahbereich (Fig. 7a) und im Fernbereich (Fig. 7b), Fig. 7 is a diagram for the directivity of a directional loudspeaker in the vicinity (Fig. 7a) and in the far field (Fig. 7b),
Fig. 8 schematisch die elektrische Schaltung für einen Gradienten-Lautsprecher, und Fig. 8 shows schematically the electrical circuit for a gradient speaker, and
Fig. 9 ein Diagramm für die Richtwirkung des Gradient-Lautsprechers im Nahbereich (Fig. 9a) und im Fernbereich (Fig. 9b). Fig. 9 is a diagram for the directional effect of the gradient in the vicinity of the speaker (Fig. 9a) and in the far field (Fig. 9b).
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols in all figures.
In Fig. 1 ist als Raum ein Fahrzeuginnenraum 1 mit einer Kommunikationsanlage 2 mit fünf Positionen P1 bis P5 dargestellt. Dabei umfassen die Positionen P1 bis P4 jeweils mindestens einen Empfangsort 4 und mindestens einen Sendeort 6. Je nach Größe des Fahrzeuginnenraums 1 kann dieser auch weniger oder mehr Positionen als P1 bis P5 umfassen. Im Fahrzeuginnenraum 1 ist am jeweiligen Sendeort 6 mindestens ein Mikrofon M1 bis M4 als Sender vorgesehen. Beispielsweise kann an Stelle des Mikrofons M1 bis M4 auch ein eine Mehrzahl von Mikrofonen umfassendes Mikrofon- Array verwendet werden. Das Mikrofon M1 bis M4 ist dabei bevorzugt in einem Abstand von ca. 20 bis 50 cm zum Mundbereich einer der jeweiligen Positionen P1 bis P4 zugehörigen Person angeordnet. Z. B. ist das Mikrofon M1 bis M4 im Fahrzeugdach 7 oder in seitliche Flächen des Fahrzeuginnenraums 1 integriert.In Fig. 1, a passenger compartment 1 is shown with a communication system 2 having five positions P1 to P5 as space. Positions P1 to P4 each include at least one receiving location 4 and at least one transmitting location 6 . Depending on the size of the vehicle interior 1 , this can also include fewer or more positions than P1 to P5. At least one microphone M1 to M4 is provided as a transmitter in the vehicle interior 1 at the respective transmission location 6 . For example, a microphone array comprising a plurality of microphones can also be used instead of the microphone M1 to M4. The microphone M1 to M4 is preferably arranged at a distance of approximately 20 to 50 cm from the mouth area of a person belonging to the respective positions P1 to P4. For example, the microphone M1 to M4 is integrated in the vehicle roof 7 or in the lateral surfaces of the vehicle interior 1 .
Analog dazu ist am jeweiligen Empfangsort 4 mindestens ein Lautsprecher L1 bis L4 vorgesehen. Je nach Ausführungsart können auch mehrere Lautsprecher L1 bis L4 je Empfangsort 4 vorgesehen sein. Der Lautsprecher L1 bis L4 ist dabei bevorzugt in einem Abstand von ca. 5 bis 30 cm zum Ohrbereich des der jeweiligen Position P1 bis P4 zugehörigen Insassen angeordnet. Als Einbauort für den Lautsprecher L1 bis L4 dient bevorzugt eine Kopfstütze 8 der zugehörigen Position P1 bis P4. Bei mehreren Lautsprechern L1 bis L4 je Position P1 bis P4 können diese beidseitig an der Kopfstütze 8 angeordnet sein. Alternativ kann der Lautsprecher L1 bis L4 auch im Rückenlehnenbereich 10 und/oder im Fahrzeugdach 7 des Fahrzeuginnenraums 1 angeordnet sein. Der Lautsprecher L1 bis L4 dient zum einen der Ausgabe von akustischen Signalen, die für den betreffenden Insassen informations- und/oder unterhaltungsrelevant sind. Zum anderen dient der Lautsprecher L1 bis L4 der Erzeugung von Kompensationssignalen, welche die auf die jeweilige Position P1 bis P4 einwirkenden Störsignale, wie z. B. Fahr-, Wind-, Motor- oder Gebläsegeräusch, mittels Antischall möglichst eliminieren oder kompensieren.Similarly, at least one loudspeaker L1 to L4 is provided at the respective receiving location 4 . Depending on the type of embodiment, a plurality of loudspeakers L1 to L4 can also be provided per receiving location 4 . The loudspeaker L1 to L4 is preferably arranged at a distance of approximately 5 to 30 cm from the ear area of the occupant associated with the respective position P1 to P4. A headrest 8 of the associated position P1 to P4 is preferably used as the installation location for the loudspeaker L1 to L4. If there are several loudspeakers L1 to L4 per position P1 to P4, these can be arranged on both sides of the headrest 8 . Alternatively, the loudspeaker L1 to L4 can also be arranged in the backrest area 10 and / or in the vehicle roof 7 of the vehicle interior 1 . The loudspeaker L1 to L4 serves on the one hand to output acoustic signals which are relevant to information and / or entertainment for the occupant concerned. On the other hand, the loudspeaker L1 to L4 is used to generate compensation signals which the interference signals acting on the respective position P1 to P4, such as e.g. B. driving, wind, engine or blower noise, eliminate or compensate as far as possible by means of anti-noise.
Somit ist jede der Positionen P1 bis P4 durch ein integriertes Lautsprecher-Mikrofon- System LM1 bis LM4 gekennzeichnet, das bevorzugt im oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums 1, in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeugdach 7, angeordnet ist.Each of the positions P1 to P4 is thus characterized by an integrated loudspeaker-microphone system LM1 to LM4, which is preferably arranged in the upper area of the vehicle interior 1 , in the immediate vicinity of the vehicle roof 7 .
In Abhängigkeit von der Art und Größe des Fahrzeuginnenraums 1 sowie in Abhängigkeit von den akustischen Bedingungen im Fahrzeuginnenraum 1 kann ein einziges Lautsprecher-Mikrofon-Systems LM1 bis LM4 für den gesamten Fahrzeuginnenraum 1 vorgesehen sein. Dabei umfaßt ein derartiges Lautsprecher- Mikrofon-System LM1 bis LM4 jeweils Lautsprecher L1 bis L4 und Mikrofone M1 bis M4, die eine besonders spezifische Richtcharakteristik aufweisen. Je nach Bedarf und Ausführungsart des Fahrzeuginnenraums 1 kann die Position P5 ebenfalls mit einem Lautsprecher und/oder einem Mikrofon ausgeführt sein.Depending on the type and size of the vehicle interior 1 and depending on the acoustic conditions in the vehicle interior 1 , a single loudspeaker-microphone system LM1 to LM4 can be provided for the entire vehicle interior 1 . Such a loudspeaker-microphone system LM1 to LM4 each comprises loudspeakers L1 to L4 and microphones M1 to M4, which have a particularly specific directional characteristic. Depending on the needs and design of the vehicle interior 1 , position P5 can also be designed with a loudspeaker and / or a microphone.
Fig. 2 zeigt die Positionen P1 bis P5 mit jeweils mindestens einer zugehörigen akustischen Zone Z1 bis Z5. Jede Position P1 bis P5 umfaßt als akustische Zone Z1 bis Z5 eine Sprech-Zone S1 bis S5. Fig. 2 shows the positions P1 to P5, each with at least one associated acoustic zone Z1 to Z5. Each position P1 to P5 comprises an acoustic zone Z1 to Z5 a speaking zone S1 to S5.
In Fig. 3 ist eine der positionsbezogenen Sprechzonen S1 personenbezogen dargestellt. Dabei wird die Sprech-Zone S1 für die z. B. der Position P1 zugehörigen Person durch gerichteten Empfang von mindestens einem akustischen Signal erzeugt. Dazu wird in der Sprech-Zone S1 ein akustisches Signal, insbesondere das von der Person ausgegebene Sprachsignal, unterstützt. Beispielsweise wird dies mittels eines als Richtmikrofon ausgeführten Mikrofons M1 gemäß Fig. 1 erreicht. Alternativ kann als Mikrofon M1 auch ein Mikrofon-Array verwendet werden. Akustische Signale, die in außerhalb der Sprech-Zone S1 liegenden Bereichen empfangen werden, werden aufgrund der Unempfindlichkeit des Richtmikrofons außerhalb der Sprech-Zone S1 nicht berücksichtigt. Weitere in der Sprech-Zone S1 auftretende akustische Signale oder Schallereignisse, wie z. B. Sprachsignale benachbarter Positionen P2 bis P5 oder Störsignale, werden demgegenüber besonders stark gedämpft, indem diese bevorzugt durch Überlagerung mit einem gegenphasigen akustischen Signal eliminiert werden.In Fig. 3 one of the position-related speech zones S1 is shown as personal data. The speech zone S1 for the z. B. position P1 associated person generated by directed reception of at least one acoustic signal. For this purpose, an acoustic signal, in particular the speech signal emitted by the person, is supported in the speaking zone S1. For example, this is achieved by means of a microphone M1 designed as a directional microphone according to FIG. 1. Alternatively, a microphone array can also be used as the microphone M1. Acoustic signals that are received in areas outside the speaking zone S1 are not taken into account due to the insensitivity of the directional microphone outside the speaking zone S1. Further acoustic signals or sound events occurring in the speaking zone S1, such as. B. speech signals of adjacent positions P2 to P5 or interference signals, on the other hand, are particularly strongly attenuated, in that they are preferably eliminated by superimposition with an antiphase acoustic signal.
Die Fig. 4 zeigt als weitere akustische Zone Z1 eine der Position P1 und der dieser zugehörigen Person zugeordneten Ruhe-Zone R1. Die positionsbezogene Ruhe-Zone R1 zeichnet sich aus durch eine Eliminierung möglichst aller in diesem Bereich der Position P1 auftretenden akustischen Signale, wie z. B. Sprach-, Ton-, Störsignale. Dies wird beispielsweise durch ein Antischallsystem bewirkt, welches über dem betreffenden Lautsprecher L1 ein entsprechendes breitbandiges Antischallsignal ausstrahlt. Zur Bestimmung des Antischallsignals und somit zum Fehlerabgleich des Antischallsystems wird bevorzugt das Mikrofon M1 der zugeordneten Position P1 verwendet. FIG. 4 shows a position P1 and the associated person associated quiescent zone R1, as further acoustic zone Z1. The position-related rest zone R1 is characterized by the elimination of as far as possible all acoustic signals occurring in this area of the position P1, such as e.g. B. voice, sound, interference signals. This is brought about, for example, by an anti-noise system which emits a corresponding broadband anti-noise signal via the relevant loudspeaker L1. The microphone M1 of the assigned position P1 is preferably used to determine the anti-noise signal and thus to compare errors in the anti-noise system.
In der Fig. 5 ist als weitere akustische Zone für die Position P1 eine Hör-Zone H1 gezeigt. Diese Hör-Zone H1 ist ebenfalls wie schon die Sprech-Zone S1 und die Ruhe- Zone R1 positionsbezogen. Die Hör-Zone H1 empfängt möglichst sämtliche direkt auf die jeweilige Position P1 eingehenden akustischen Signale, wie z. B. Musik, Sprache oder Information. Der räumliche Bereich außerhalb der Hör-Zone H1 der Position P1 ist akustisch abgetrennt. Dazu werden die akustischen Signale mittels eines als Richtlautsprecher ausgeführten Lautsprecher L1 gemäß Fig. 1 zielgerichtet auf die Position P11 ausgegeben.In FIG. 5, a hearing zone H1 is shown as a further acoustic zone for the position P1. Like the speaking zone S1 and the quiet zone R1, this listening zone H1 is also position-related. The hearing zone H1 receives as far as possible all acoustic signals arriving directly at the respective position P1, such as e.g. B. Music, language or information. The spatial area outside the hearing zone H1 of the position P1 is acoustically separated. For this purpose, the acoustic signals are output in a targeted manner to position P11 by means of a loudspeaker L1 designed as a directional loudspeaker according to FIG. 1.
Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten akustischen Zonen Z1 - die Sprech-Zone S1, die Ruhe-Zone R1 bzw. die Hör-Zone H1 - sind positionsabhängig. D. h. je nach Anforderung kann eine Position P1 bis PS gemäß Fig. 1 jeweils nur eine Hör-Zone H1 bis H5, eine Sprech-Zone S1 bis S5, eine Ruhe-Zone R1 bis R5 oder eine beliebige Kombination aus allen diesen Zonen umfassen. Somit ist jede Position P1 bis P5 hinsichtlich der akustischen Funktionionalität individuell steuerbar.The acoustic zones Z1 shown in FIGS. 3 to 5 - the speaking zone S1, the quiet zone R1 and the listening zone H1 - are position-dependent. That is, Depending on the requirement, a position P1 to PS according to FIG. 1 can each comprise only one hearing zone H1 to H5, one speaking zone S1 to S5, one quiet zone R1 to R5 or any combination of all of these zones. Each position P1 to P5 can thus be individually controlled with regard to the acoustic functionality.
Fig. 6 zeigt die Kommunikationsanlage 2 mit einem System 12 zur Verarbeitung von akustischen Signalen, umfassend für die fünf Positionen P1 bis P5 jeweils das integrierte Lautsprecher-Mikrofon-System LM1 bis LM5, den jeweils zugehörigen Lautsprecher L1 bis L5 und das jeweils zugehörige Mikrofon M1 bis M5 sowie eine zentrale Steuereinheit 14. Dabei sind die Positionen P1 und P5 durch Personen besetzt. Im Betrieb der Kommunikationsanlage 2 werden bei einer Kommunikation der Personen auf den Positionen P1 und P5 untereinander akustische Signale ausgetauscht. Dabei unterliegt dieser Signalaustausch weiteren akustischen Einflüssen, wie z. B. Fahrgeräusche, Windgeräusche, Geräusche vom Gebläse oder von einer Klimaanlage, Tonsignale einer Musikanlage, Informationssignale eines Navigationssystems. Um die für die Kommunikation zwischen den Personen relevanten akustischen Signale zu berücksichtigen, werden positionsabhängig die unterschiedlichen akustischen Signale derart gesteuert, daß mindestens eine der akustischen Zonen Z1 bis Z5 gemäß Fig. 2 bis 5 erzeugt wird. Dazu umfaßt die Steuereinheit 14 des Systems 12 eine Anzahl von Eingängen E1 bis En sowie eine Anzahl von Ausgängen O1 bis On, mittels derer das jeweilige Lautsprecher-Mikrofon-System LM1 bis LM5 gesteuert wird. Fig. 6 shows the communication facility 2 with a system 12 for processing of acoustic signals, comprising the five positions P1 through P5, respectively, the integrated speaker-microphone system LM1 to LM5, the respectively associated loudspeaker L1 to L5 and the respectively associated microphone M1 to M5 and a central control unit 14 . Positions P1 and P5 are occupied by people. When the communication system 2 is in operation, acoustic signals are exchanged when the people in positions P1 and P5 communicate with one another. This signal exchange is subject to further acoustic influences, such as. B. driving noise, wind noise, noise from the blower or from an air conditioner, sound signals from a music system, information signals from a navigation system. In order to take into account the acoustic signals relevant for the communication between the people, the different acoustic signals are controlled in a position-dependent manner in such a way that at least one of the acoustic zones Z1 to Z5 according to FIGS. 2 to 5 is generated. For this purpose, the control unit 14 of the system 12 comprises a number of inputs E1 to En and a number of outputs O1 to On, by means of which the respective loudspeaker-microphone system LM1 to LM5 is controlled.
Wenn beispielsweise die Person auf Position PS aktiv sprechend ist und die Person auf Position P1 zuhört, wird mittels der Steuereinheit 14 das der Position PS zugehörige Mikrofon M5 mit dem höchsten Signalpegel als das aktive Mikrofon bestimmt. Gleichzeitig werden möglichst alle über den zugeordneten Lautsprecher L5 ausgegebenen akustischen Signale eliminiert, indem die Steuereinheit 14 über den entsprechenden Ausgang O1 bis On z. B. den Lautsprecher L5 deaktiviert. Der der zuhörenden Person zugeordnete Lautsprecher L1 wird demgegenüber mittels der Steuereinheit 14 aktiviert. Dabei wird mittels nicht dargestellter elektronischer Bauelemente das über den Lautsprecher L1 ausgegebene Signal derart verarbeitet, z. B. verstärkt, zeitverzögert sowie gefiltert, daß am Lautsprecher L1 von Position P1 ein Sprachsignal der Person von Position PS ausgegeben wird, das ein möglichst natürliches Sprachbild am Ort der Person ergibt. Überlicherweise sind als entsprechende elektronische Bauelemente z. B. eine Pegelwaage, ein Verstärker, ein Dämpfungsglied, ein Zeitglied und/oder ein Echokompensator zwischen den jeweiligen Elementen des Lautsprecher-Mikrofon-Systems LM1 bis LM5 vorgesehen, die ein Filtern, eine Dämpfung bzw. eine Kompensation von verschiedenen akustischen Signalen bewirken. Dabei sind die einzelnen Bauelemente in Abhängigkeit von der Signalart, der Signalintensität sowie der zugehörigen Position P1 bis P5 mittels der Steuereinheit 14 steuerbar. Somit werden in besonders einfacher Art und Weise die oben beschriebenen akustischen Zonen Z1 bis Z5 positionsabhängig eingerichtet, indem die betreffenden Lautsprecher L1 bis L5 sowie die betreffenden Mikrofone M1 bis M5 entsprechend gesteuert und eingestellt werden. Beispielsweise kann ein über eine nicht dargestellte Freisprechanlage empfangenes akustisches Signal bewirken, daß die jeweilige Hör- Zone H1 oder H5 der besetzten Positionen P1 bzw. P5 nur noch dieses akustische Signal empfängt. Dazu wird mittels der Steuereinheit 14 das von der Freisprechanlage empfangene akustische Signal über die zugehörigen Lautsprecher L1 und L5 ausgegeben. Die Ausgabe weiterer akustischer Signale wird an diesen Lautsprechern L1 und L5 unterdrückt. Es sind noch weitere Beispiele für verschiedene positionsabhängige Steuerungen von unterschiedlichen akustischen Signalen möglich, die mittels dieser Kommunikationsanlage 2 umgesetzt werden. Diese Beispiele sind abhängig von der Signalart, von der Signalintensität, von den vorgegebenen Funktionen für die jeweilige Position P1 bis P5 und/oder von der Ausstattung der jeweiligen Positionen P1 bis P5 mit Lautsprechern L1 bis L5, Mikrofonen M1 bis M5 und/oder integrierten Lautsprecher-Mikrofon-Systemen LM1 bis LM5.For example, if the person at position PS is actively speaking and the person is listening at position P1, the control unit 14 determines the microphone M5 associated with position PS with the highest signal level as the active microphone. At the same time, as far as possible, all acoustic signals output via the assigned loudspeaker L5 are eliminated by the control unit 14 using the corresponding output O1 to On z. B. deactivated the speaker L5. In contrast, the loudspeaker L1 assigned to the listening person is activated by means of the control unit 14 . In this case, the signal output via the loudspeaker L1 is processed in such a way by means of electronic components, not shown, for. B. amplified, delayed and filtered that a speech signal of the person from position PS is output on the speaker L1 from position P1, which results in a natural speech image at the location of the person. Usually z. B. a level balance, an amplifier, an attenuator, a timing element and / or an echo canceller between the respective elements of the loudspeaker-microphone system LM1 to LM5, which filter, attenuate or compensate for different acoustic signals. The individual components can be controlled by the control unit 14 as a function of the signal type, the signal intensity and the associated position P1 to P5. The acoustic zones Z1 to Z5 described above are thus set up in a particularly simple manner as a function of position, in that the loudspeakers L1 to L5 and the microphones M1 to M5 are controlled and set accordingly. For example, an acoustic signal received via a hands-free system, not shown, can cause the respective hearing zone H1 or H5 of the occupied positions P1 or P5 to only receive this acoustic signal. For this purpose, the acoustic signal received by the hands-free system is output via the associated loudspeakers L1 and L5 by means of the control unit 14 . The output of further acoustic signals is suppressed on these loudspeakers L1 and L5. Further examples of different position-dependent controls of different acoustic signals are possible, which are implemented by means of this communication system 2 . These examples depend on the type of signal, the signal intensity, the specified functions for the respective positions P1 to P5 and / or the configuration of the respective positions P1 to P5 with loudspeakers L1 to L5, microphones M1 to M5 and / or integrated loudspeakers -Microphone systems LM1 to LM5.
Alternativ und/oder zusätzlich zur zentralen Steuereinheit 14 kann je Position P1 bis P5 eine lokale Steuereinheit (nicht dargestellt) vorgesehen sein, mit der die jeweilige Person lokal die akustischen Umgebungsbedingungen der zugehörigen Position P1 bis P5 einstellen kann. Somit ist mittels einer derartigen lokalen Steuereinheit eine personenbezogene Einstellung von gewünschten Akustikfunktionen für die zugehörige Position P1 bis P5 erreicht.As an alternative and / or in addition to the central control unit 14 , a local control unit (not shown) can be provided for each position P1 to P5, with which the respective person can set the acoustic ambient conditions of the associated position P1 to P5 locally. A local control unit of this type thus achieves a personal setting of desired acoustic functions for the associated positions P1 to P5.
In Fig. 7 ist die Richtwirkung eines einzelnen als Richtlautsprecher ausgeführten Lautsprechers L1 bis L5 im Nahbereich (Fig. 7a) und im Fernbereich (Fig. 7b) dargestellt. Dabei dient als Richtlautsprecher ein offener Lautsprecher (ohne äußeres Gehäuse), der insbesondere im Nahbereich eine Schallabstrahlung in Form eines Dipols aufweist. Mit größerer Entfernung, im Fernbereich, wird der vom offenen Lautsprecher erzeugte Schalldruck zunehmend geringer. Demzufolge wird der als offener Lautsprecher ausgeführte Lautsprecher L1 bis L5 im Nahbereich, d. h. in einer Entfernung von unter 20 cm von dem zu beschallenden Bereich, insbesondere der Hör- Zone H1 bis H5, eingesetzt und somit für die kopfbezogene Nahfeldbeschallung verwendet. FIG. 7 shows the directivity of an individual loudspeaker L1 to L5 designed as a directional loudspeaker in the near range ( FIG. 7a) and in the far range ( FIG. 7b). An open-ended loudspeaker (without an outer housing) serves as the directional loudspeaker, which has sound radiation in the form of a dipole, particularly in the vicinity. With a greater distance, in the far range, the sound pressure generated by the open loudspeaker becomes increasingly lower. Accordingly, the loudspeaker L1 to L5, which is designed as an open loudspeaker, is used in the close range, ie at a distance of less than 20 cm from the area to be sounded, in particular the hearing zone H1 to H5, and is thus used for head-related near-field sound reinforcement.
In Fig. 8 ist die elektrische Schaltung eines einzelnen als Gradienten-Lautsprecher ausgeführten Lautsprechers L1 schematisch dargestellt. Dabei werden zwei gegenphasige Lautsprecher L1' und L1" getrennt voneinander in einem zugehörigen Gehäuse 16' bzw. 16" angeordnet und von einem gemeinsamen nicht dargestellten Verstärker gespeist. Der eine Lautsprecher L1' wird direkt angesteuert, der zweite gegenphasig betriebene Lautsprecher L1" wird über ein Verzögerungsglied 18 gesteuert. Die Verzögerungszeit entspricht in etwa der akustischen Laufzeit des Signals vom Lautsprecher L1' zum zweiten Lautsprecher L1". Bewegt sich nun eine Schallwelle von dem Lautsprecher L1' zum zweiten Lautsprecher L1", so wird der akustische Weg durch das elektrische Verzögerungsglied 18 kompensiert. Die Schallanteile aus beiden Lautsprechern L1' und L1" bleiben in Gegenphase zueinander und kompensieren sich demzufolge. Es ergibt sich eine Schallauslöschung für die Schallausbreitung in diese Richtung - in Richtung des zweiten Lautsprechers L1". Für die entgegengesetzte Richtung ergibt sich ein Maximum in der Schallausbreitung. Somit weist ein derartiger Gradienten-Lautsprecher eine nierenförmige Richtcharakteristik auf, die in Fig. 9 dargestellt ist.In FIG. 8, the electrical circuit is a single loudspeaker L1 configured as gradient loudspeaker shown schematically. Two opposite-phase loudspeakers L1 'and L1 "are arranged separately from one another in an associated housing 16 ' and 16 " and fed by a common amplifier, not shown. One loudspeaker L1 'is driven directly, the second loudspeaker L1 "operated in phase opposition is controlled via a delay element 18. The delay time corresponds approximately to the acoustic transit time of the signal from loudspeaker L1' to second loudspeaker L1". Now moves a sound wave from the speaker L1 'to said second loudspeaker L1 ", then the acoustic path is compensated by the electric delay member 18. The portions of sound from both speakers L1' and L1" remain in phase opposition to each other and compensate accordingly. There is a sound cancellation for the sound propagation in this direction - in the direction of the second loudspeaker L1 ". For the opposite direction there is a maximum in the sound propagation. Thus, such a gradient loudspeaker has a cardioid polar pattern, which is shown in FIG. 9 is.
Durch den Aufbau des Gradienten-Lautsprechers gemäß Fig. 8 ergeben sich im Nahfeld unterschiedliche Abstände zur Hör-Zone H1, insbesondere zum Ohr der der Position P1 zugehörigen Person. Der Schallpegel nimmt im Idealfall umgekehrt proportional zur quadratischen Entfernung ab. Eine Auslöschung ergibt sich nur dann, wenn die Pegel von Schall und gegenphasigem Schall am Empfangsort (= Hör-Zone H1 bis H5) gleich sind. Es können daher durch eine Nahfeldkorrektur die Amplituden der beiden Lautsprecher L1' und L1" verschieden eingestellt werden, so daß sich z. B. bei einem Abstand von ca. 10 cm eine Nierenform gemäß Fig. 9a ergibt. Alternativ kann die Nierenform auch bei einem Abstand von ca. 60 cm gemäß Fig. 9b eingestellt werden. In den Beispielen gemäß Fig. 9a wurde zum Erreichen der Nierenform bei einem Abstand von ca. 10 cm die Amplitude des Lautsprechers L1' gegenüber der Amplitude des zweiten Lautsprechers L1" um ca. 35% gesenkt. Analog dazu wurde bei dem Beispiel gemäß Fig. 9b für einen Abstand von ca. 60 cm die Amplitude des Lautsprechers L1' um ca. 5% gesenkt.The construction of the gradient loudspeaker according to FIG. 8 results in different distances in the near field from the hearing zone H1, in particular from the ear of the person belonging to the position P1. Ideally, the sound level decreases inversely proportional to the square distance. An extinction occurs only if the levels of sound and antiphase sound at the receiving location (= listening zone H1 to H5) are the same. The amplitudes of the two loudspeakers L1 'and L1 "can therefore be set differently by a near-field correction, so that a kidney shape as shown in FIG. 9a results, for example, at a distance of approximately 10 cm distance of about 60 cm as shown in Fig. 9b are set. In the examples shown in FIG. 9a followed to achieve the kidney shape at a distance of about 10 cm, the amplitude of the loudspeaker L1 'with respect to the amplitude of the second loudspeaker L1 "of about Reduced 35%. Similarly, in the example according to FIG. 9b, the amplitude of the loudspeaker L1 'was reduced by approximately 5% for a distance of approximately 60 cm.
Claims (13)
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