DE212013000211U1

DE212013000211U1 - Messvorrichtung zur Messung des Lautstärkebereichs eines Audiosignals und Steuervorrichtung zur Steuerung des Lautstärkebereichs eines Audiosignals

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Publication number: DE212013000211U1
Application number: DE212013000211.4U
Authority: DE
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: WO2014057442A3; KR20150002388U; WO2014057442A2

Abstract

Messvorrichtung zum Messen des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer, umfassend: – einen Eingang (100) zum Empfangen des Audiosignals, – eine Einheit zum Ableiten eines Wertes des Lautstärkebereichs (LR) eines Audiosignals, – einen Ausgang (126) zum Liefern des Wertes des Lautstärkebereichs, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (110, 116, 122, 216, 222) eingerichtet ist, in Echtzeit während der Dauer des Audiosignals eine Vielzahl von Werten des Lautstärkebereichs (LR(t)) für das Audiosignal abzuleiten.

Description

EINLEITUNG
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt und eine Steuerungsvorrichtung, wie im Oberbegriff von Anspruch 6 dargelegt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Empfehlung EBU R128 Tech. 3342 beschreibt ein Messverfahren, wie im Oberbegriff des Hauptanspruchs dargelegt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Mess- und Steuerungsvorrichtung vorzuschlagen.
Die durch die Erfindung vorgeschlagene Messvorrichtung weist die in Anspruch 1 dargelegten Eigenschaften auf, und die durch die Erfindung vorgeschlagene Steuerungsvorrichtung weist die in Anspruch 6 dargelegten Eigenschaften auf. Die Ansprüche 2 bis 5 beschreiben vorteilhafte abweichende Implementationen der vorgeschlagenen Messvorrichtung. Eine vorteilhafte abweichende Implementation der vorgeschlagenen Steuerungsvorrichtung wird in Anspruch 7 beschrieben.
Die Erfindung befasst sich mit dem Problem, indem ein Dynamikprozessor während der Ausführung eines Programms verwendet wird, ein Audiosignal kontinuierlich auf einen gewünschten Sollwert eines Messwertes der Lautstärke-Dynamik des Audiosignals zu bringen, und während der Ausführung des Programms kontinuierlich gemessene Werte der Dynamik-Messwerte zu messen, die für die oben erwähnten Zwecke erforderlich sind. Die vorhandenen Messverfahren sind für das oben angegebene nicht geeignet, das sie am Ende eines Programmdauer-Intervalls nur einen diskreten Messwert vorsehen.
Einer der Messwerte der Dynamik von Audiosignalen ist der Lautstärkebereich. Der Dynamik-Messwert wird gewöhnlich dazu benutzt, Audio-Programme zu produzieren und zu überwachen, z. B. Radiosendungen, wobei das Ziel ist, die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass die Zuhörer das Programm subjektiv als zu laut oder zu leise empfinden und sich gezwungen fühlen, die Wiedergabelautstärke manuell einzustellen. Bei der Durchführung der Messung wird die subjektive Wirkung berücksichtigt, so dass die lautesten und leisesten Teile, deren Zeitanteile klein sind, keinen wesentlichen subjektiven Einfluss auf die Wahrnehmung des Lautstärkebereichs des Programms haben.
Bei der Wiedergabe von Audioprogrammen ist es wünschenswert, auf das Audiosignal auf eine solche Weise einwirken zu können, dass es nicht erforderlich ist, dass der Hörer eine Aktion durchführen muss, während er Programmen zuhört, die nicht unter Beachtung von Ziel-Messwerten produziert und überwacht wurden, die für den speziellen Hörer geeignet sind.
Es kommen Dynamikprozessoren zum Einsatz, die kontinuierlich die Verstärkung eines Audiosignals in Abhängigkeit von seiner momentanen Lautstärke steuern, um zum Beispiel die mittlere Lautstärke stabil (auf gleicher Ebene) zu halten oder die Dynamik zu komprimieren (Komprimierer). Die Prozessoren basieren auf der momentanen Lautstärke, nicht auf Dynamik-Messwerten. Das bedeutet, dass ein solcher Dynamikprozessor die Lautstärke-Variablen nur auf der Grundlage seiner eigenen Einstellungen, d. h. seiner Kennlinie, ändern wird, da es unmöglich ist vorherzusagen, welche gemessenen Dynamikwerte seine Ausgangssignale aufweisen werden.
Ein bekanntes Verfahren zur Messung des Lautstärkebereichs eines Audiosignals (Empfehlung EBU R128, Tech. 3342) arbeitet mit Bezug auf Zeitintervalle: Es gibt einem Audiosignal einen Wert innerhalb eines diskreten Zeitintervalls, normalerweise vom Beginn bis zum Ende eines Programms. Die Messung wird zu Beginn des Zeitintervalls begonnen und wird am Ende des Zeitintervalls beendet.
Bei dem bekannten Messverfahren werden am Ende des Zeitintervalls auf der Grundlage der Frequenzverteilung aller Lautstärkewerte des Zeitintervalls zwei Schwellwerte (Perzentilwerte) berechnet, um einen gemessenen Lautstärkebereichs-Wert abzuleiten. Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist, dass durch den Bezug auf ein gegebenes Zeitintervall verhindert wird, dass auf dieselbe Weise gemessene Dynamikwerte vor dem Ende des Programms erhalten werden, oder gemessene Dynamikwerte, die auf Zeitintervalle in jeder Entfernung zurück in der Zeit anwendbar sind, insbesondere auf das Zeitintervall vor dem Beginn des Programms. Die mit dem bekannten Verfahren gemessenen Werte sind nicht kontinuierlich und sind daher nicht geeignet, ein Audiosignal mit einem Dynamikprozessor kontinuierlich auf gewünschte Sollwerte der gemessenen Dynamik zu bringen.
Die Erfindung beruht auf der weiter unten beschriebenen Idee der Erfindung.
Die Idee der Erfindung ist es, in einem momentanen Histogramm kontinuierlich gemessene Lautstärkewerte zu ermitteln, sowie aus dem momentanen Histogramm kontinuierlich fortschreitende Messwerte abzuleiten, die sich auf den Lautstärkebereich beziehen.
Weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung sind durch die folgenden weiteren Ideen der Erfindung möglich:
Das momentane Histogramm wird periodisch, normalerweise bei jedem Abtastwert, mit einem Faktor multipliziert, der kleiner ist als 1. Hierdurch wird eine Zeit-Gewichtung der vorherigen Lautstärkewerte des Audiosignals erzeugt, wobei sich die Gewichtung verkleinert, wenn das Zeitintervall wächst.
Um den Lautstärkebereich eines Audiosignals im Betrieb auf einen gewünschten Sollwert einzustellen, wird ein Einsteller oder ein Regler auf das Audiosignal angewendet. Der Messwert des Einstellers oder Reglers ist der Lautstärkebereich. Der Einstellfaktor des Einstellers oder Reglers ist ein charakteristischer Parameter eines Dynamikprozessors, vorzugsweise ein charakteristischer Parameter des Verstärkungs-Gradienten. Das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Einstellers oder Reglers sind das Audiosignal, bzw. das dynamikbearbeitete Audiosignal. Die auf dem Gebiet der Regelungstechnik kontinuierlicher Signale allgemein bekannten Prinzipien sind ebenfalls anwendbar.
Die Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf die angehängte Zeichnung erläutert, in der einige Beispiele von Ausführungsformen gezeigt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung,
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung,
3 zeigt ein Histogramm von Lautstärkewerten (3a) und ein kumulatives Histogramm von Lautstärkewerten (3b),
4 zeigt eine Ausführungsform einer Einheit zum Ableiten von momentanen Lautstärkewerten,
5 zeigt eine Ausführungsform einer Einheit zum Ableiten von momentanen Histogrammen,
5a zeigt die Einheit aus 5 mit einigen Änderungen,
6 zeigt eine Ausführungsform einer Einheit zum Ableiten von momentanen kumulativen Histogrammen direkt aus Lautstärkewerten,
6a zeigt die Einheit aus 6 mit einigen Änderungen,
7 zeigt eine Ausführungsform einer Einheit zum Ableiten von momentanen Lautstärkewerten aus momentanen kumulativen Histogrammen,
8 zeigt eine Ausführungsform eines Komparator-Schaltkreises, der in der Einheit in 7 enthalten ist,
9 zeigt eine Ausführungsform einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer, und
10 zeigt eine Ausführungsform einer Einstellvorrichtung zum Einstellen des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung. An der Messvorrichtung ist ein Eingang 100 vorgesehen, um ein Audiosignal zu empfangen. Eine erste Einheit 102 – an der ein Eingangsanschluss 104, der mit dem Eingang 100 der Messvorrichtung verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 106 vorgesehen sind – wird dazu benutzt, einen Audiosignal-Lautstärkewert aus dem Audiosignal abzuleiten und um diesen Lautstärkewert an ihren eigenen Ausgangsanschluss zu liefern. Es gibt auch eine zweite Einheit 110, an der ein Eingangsanschluss 108, der mit dem Ausgangsanschluss 106 der ersten Einheit 102 verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 112 vorgesehen sind. Die zweite Einheit 110 ist eingerichtet, ein Histogramm aus den Lautstärkewerten abzuleiten, die von der ersten Einheit 102 an die zweite Einheit 110 geliefert werden. Es gibt auch eine dritte Einheit 116, an der ein Eingangsanschluss 114, der mit dem Ausgangsanschluss 112 der zweiten Einheit 110 verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 118 vorgesehen sind. Die dritte Einheit 116 ist eingerichtet, ein kumulatives Histogramm aus einem Lautstärkewerte-Histogramm abzuleiten, das von der zweiten Einheit 110 an die dritte Einheit 116 geliefert wird. Es gibt auch eine vierte Einheit 122, an der ein Eingangsanschluss 120, der mit dem Ausgangsanschluss 118 der dritten Einheit 116 verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 124, der mit einem Ausgang 126 der Messvorrichtung verbunden ist, vorgesehen sind. Die vierte Einheit 122 ist eingerichtet, einen Lautstärkebereich aus einem kumulativen Histogramm abzuleiten, das von der dritten Einheit 116 an die vierte Einheit 122 geliefert wird, und den Lautstärkebereich an ihren eigenen Ausgangsanschluss 124 und somit an den Ausgang 126 zu liefern.
Die Art und Weise, wie in der ersten Einheit 102 Lautstärkewerte aus einem an den Eingang 100 angelegten Audiosignal erhalten werden, ist gut bekannt und erfordert daher keine weitere Erklärung. Die Art und Weise, wie in der zweiten Einheit 110 ein Histogramm aus einer Reihe von an ihren Eingang 108 angelegten Lautstärkewerten erhalten wird, ist ebenfalls gut bekannt und erfordert daher keine weitere Erklärung. Die Art und Weise, wie in der dritten Einheit 116 ein kumulatives Histogramm aus einem an ihren Eingang 114 angelegten Histogramm erhalten wird, ist ebenfalls gut bekannt und erfordert daher keine weitere Erklärung. Die Art und Weise, wie in der vierten Einheit 122 ein Lautstärkebereich aus einem an ihren Eingang 120 angelegten kumulativen Histogramm erhalten wird, ist ebenfalls gut bekannt und erfordert daher keine weitere Erklärung. Insbesondere findet man eine ausführliche Beschreibung des oben erwähnten in EBU R128, Tech. 3342. In einem solchen Fall ist es jedoch das Ziel, zuerst für ein Audiosignal beliebiger Dauer ein Histogramm von Lautstärkewerten für die gesamte Dauer des Audiosignals zu erhalten. Hieraus werden ein kumulatives Histogramm und einmalig der Lautstärkebereich des gesamten Audiosignals erhalten.
Stattdessen wird durch die Erfindung vorgesehen, dass in ”Echtzeit” während der Dauer des Audiosignals eine Vielzahl von Werten des Lautstärkebereichs für das Audiosignal erhalten wird. Dieses Ergebnis wird erzielt, indem wiederholt in der ersten Einheit 102 für aufeinander folgende Zeitpunkte, die in dem Zeitintervall des Audiosignals enthalten sind, ein momentaner Lautstärkewert des Audiosignals abgeleitet wird; indem wiederholt in der zweiten Einheit 110 für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein momentanes Histogramm von Lautstärkewerten aus den aufeinander folgenden momentanen Lautstärkewerten abgeleitet wird; indem wiederholt in der dritten Einheit 116 für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein momentanes kumulatives Histogramm abgeleitet wird; und indem wiederholt in der vierten Einheit 122 für die aufeinander folgenden Zeitpunkte die Lautstärkebereiche aus den momentanen kumulativen Histogramme abgeleitet werden.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung, die obwohl sie viele Ähnlichkeiten zur Messvorrichtung in 1 zeigt, jedoch einfacher ist als diese.
An der Messvorrichtung in 2 ist ein Eingang 200 vorgesehen, um ein Audiosignal zu empfangen. Auch in diesem Fall gibt es eine erste Einheit 202 – an der ein Eingangsanschluss 204, der mit dem Eingang 200 der Messvorrichtung verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 206 vorgesehen sind – um Audiosignal-Lautstärkewerte aus dem Audiosignal abzuleiten und um diese Lautstärkewerte an ihren eigenen Ausgangsanschluss zu liefern. Es gibt auch eine zweite Einheit 216, an der ein Eingangsanschluss 214, der mit dem Ausgangsanschluss 206 der ersten Einheit 202 verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 218 vorgesehen sind. Die Einheit 216 ist eingerichtet, kumulative Histogramme direkt aus Lautstärkewerten abzuleiten, die von der ersten Einheit 202 an die zweite Einheit 216 geliefert werden. Auch in diesem Fall gibt es eine vierte Einheit 222, an der ein Eingangsanschluss 220, der mit dem Ausgangsanschluss 218 der Einheit 216 verbunden ist, und ein Ausgangsanschluss 224, der mit einem Ausgang 226 der Messvorrichtung verbunden ist, vorgesehen sind.
Wieder leitet die erste Einheit 202 in ”Echtzeit” während der Dauer des Audiosignals eine Vielzahl von Werten des Lautstärkebereichs für das Audiosignal ab. In der Einheit 216 werden momentane kumulative Histogramme wiederholt für die aufeinander folgenden Zeitpunkte direkt aus den Lautstärkewerten der ersten Einheit 202 abgeleitet. Und wieder leitet die vierte Einheit 222 wiederholt für die aufeinander folgenden Zeitpunkte Lautstärkebereiche aus den momentanen kumulativen Histogrammen ab.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 beschrieben, wie die momentanen Histogramme und die momentanen kumulativen Histogramme in der Messvorrichtung in 1 erhalten werden.
Als allgemeine Lehre muss darauf hingewiesen werden, dass wenn momentane Histogramme und momentane kumulative Histogramme aus aufeinander folgenden Lautstärkewerten abgeleitet werden, ältere Lautstärkewerte unterschiedlich gewichtet werden. Das bedeutet, dass ältere Werte stärker gewichtet werden. Ältere Lautstärkewerte werden jedoch vorzugsweise weniger gewichtet, wie nachfolgend beschrieben wird.
3a zeigt ein Histogramm von Lautstärkewerten. Die messbaren Lautstärkewerte L_i sind entlang der horizontalen Achse gezeigt. Die vertikale Achse zeigt die Anzahl n(n_i) von gemessenen Werten (L_i) der Lautstärke L beginnend vom Anfang der Messung bis zum Zeitpunkt t₁. Daher ist dieses Histogramm das momentane Histogramm zum Zeitpunkt t₁. Wenn während der Messung zu einem späteren Zeitpunkt t₂ ein Lautstärkewert L_k gemessen wird, wird der Wert n_k (normalerweise) um eins erhöht, und die anderen Werte des Histogramms bleiben unverändert.
Wie unten beschrieben wird jedoch gemäß der Erfindung ein momentanes Histogramm für den Zeitpunkt t₂ aus dem Lautstärkewert L_k(t₂) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) abgeleitet. n_i(t₂) = n_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, außer i = k, und n_k(t₂) = n_k(t₁)·α + 1, wobei n_i(t₁) und n_i(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, n_k(t₁) und n_k(t₂) die Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_k in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist. Auf diese Weise wird während der Erzeugung der momentanen Histogramme das Auftreten älterer Lautstärkewerte weniger gewichtet. Dies führt zum nächsten momentanen Histogramm bezüglich des Zeitpunkts t₂.
3a zeigt ein kumulatives Histogramm von Lautstärkewerten L. Die Lautstärkewerte L_i sind entlang der horizontalen Achse gezeigt. Die vertikale Achse zeigt die kumulative Anzahl m(m_i) von gemessenen Werten (L_i) der Lautstärke L beginnend vom Anfang der Messung. Daher ist für alle Werte von i: m_i = Σn_j für j ≤ i. Daher ist dieses kumulative Histogramm das momentane kumulative Histogramm zum Zeitpunkt t₁.
Wenn während der Messung zum nächsten Zeitpunkt t₂ ein Lautstärkewert L_k gemessen wird, werden der Wert m_k und alle anderen Werte m_i mit i > k um 1 erhöht. Die Werte m_i mit i < k bleiben unverändert. Dies führt zum nächsten momentanen kumulativen Histogramm bezüglich des Zeitpunkts t₂.
In 3b bezeichnet M den Maximalwert der Werte m_i. An diesem Punkt wird der Lautstärkebereich LR wie folgt erhalten. Die vertikale Achse zeigt zwei Schwellwerte. In einem normierten kumulativen Histogramm ist der Maximalwert des kumulativen Histogramms auf 1 normiert (daher werden alle Histogrammwerte durch M dividiert). In diesem speziellen Fall werden die Schwellwerte als T_L und T_H bezeichnet. In einem nicht normierten kumulativen Histogramm sind die Schwellwerte M·T_L und M·T_H.
Für jedes momentane kumulative Histogramm (und somit für jeden Zeitpunkt ..., t₁, t₂, ...) ist es möglich, an diesem Punkt einen Lautstärkebereich (..., LR₁, LR₂, ...) zu erhalten, wobei sich die untere Grenze L_u an dem Lautstärkewert L befindet, dessen Wert des kumulativen Histogramms m_u ”gleich” T_L·M ist (d. h. die kumulative Kurve des Histogramms schneidet den Wert T_L·M für L gleich L_u), und sich die obere Grenze L_o an dem Lautstärkewert L befindet, dessen Wert des kumulativen Histogramms m_o ”gleich” T_H·M ist (d. h. die kumulative Kurve des Histogramms schneidet den Wert T_H·M für L gleich L_o). Auf diese Weise werden für jeden Zeitpunkt die Lautstärkebereichs-Werte aus den momentanen kumulativen Histogrammen bezüglich der Zeitpunkte abgeleitet.
Im Folgenden wird erläutert, wie die Lautstärkebereichs-Werte in der Messvorrichtung in 2 erhalten werden. Aus dem in 3b gezeigten momentanen kumulativen Histogramm des Zeitpunkts t₁ kann man auch direkt das momentane kumulative Histogramm des nächsten Zeitpunkts t₂ ableiten, wie oben beschrieben.
Wie unten gezeigt wird gemäß der Erfindung das momentane kumulative Histogramm für den Zeitpunkt t₂ direkt aus dem Lautstärkewert L_k(t₂) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen kumulativen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) abgeleitet: m_i(t₂) = m_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, wobei i kleiner ist als k, und m_j(t₂) = m_j(t₁)·α + 1 für j ≥ k, wobei m_i(t₁) and m_i(t₂) die kumulativen Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen kumulativen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist. Auf diese Weise wird während der Erzeugung der momentanen kumulativen Histogramme das Auftreten älterer Lautstärkewerte weniger gewichtet.
Dies führt zum nächsten momentanen kumulativen Histogramm bezüglich des Zeitpunkts t₂.
4 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der Einheit 102 in 1, bezeichnet mit der Bezugsnummer 402, die eingerichtet ist, Werte L(t) der Lautstärke L abzuleiten. In der Einheit 402 sind ein Gleichrichter-Schaltkreis 410, ein Tiefpassfilter 412 und eine logarithmische Einheit 414 vorgesehen, die in Reihe geschaltet und zwischen den Einganganschluss 404 und dem Ausgangsanschluss 406 der Einheit 402 geschaltet sind. Das Operationsprinzip der verschiedenen Schaltkreise in der Einheit 402 ist selbsterklärend, und daher benötigen die Schaltkreise keine weitere Erläuterung. Es muss nur darauf hingewiesen werden, dass der Schaltkreis 402 eingerichtet ist, Lautstärkewerte L(t) beginnend von dem an seinem eigenen Eingangsanschluss 404 empfangenen Signal für aufeinander folgende Zeitpunkte t zu erzeugen und die Lautstärkewerte an seinen eigenen Ausgangsanschluss 406 zu liefern.
5 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der Einheit 110 in 1, in 5 bezeichnet mit der Bezugsnummer 510, die eingerichtet ist, die momentanen Histogramme der 3a abzuleiten. In der Einheit 510 sind Unter-Schaltkreise 520.1, 520.2, ... 520.k, ... 520.N vorgesehen. Der Eingangsanschluss 508 der Einheit 510 ist mit den Eingängen 522.1, ... 520.N aller Unter-Schaltkreise 520.1 bis 520.N verbunden. Alle Ausgänge 524.1 bis 524.N der Unter-Schaltkreise 520.1 bis 520.N führen zum Ausgangsanschluss 512 des Schaltkreises 510.
Die Unter-Schaltkreise 520.1 bis 520.N sind auf dieselbe Weise aufgebaut, und in ihnen sind ein Komparator-Schaltkreis 526.k, ein Umschalt-Schaltkreis 528.k, ein Speicher 530.k, ein Multiplizierer-Schaltkreis 532.k, ein Signalmischer-Schaltkreis 534.k und ein Konstantwert-Generator 536.k vorgesehen. Für jeden der Unter-Schaltkreise 520.k gilt folgendes. Der Komparator-Schaltkreis 526.k ist über seinen Eingang mit dem Eingang 522.k des Unter-Schaltkreises 520.k verbunden. Der Ausgang des Komparator-Schaltkreises 526.k ist mit einem Steuereingang des Umschalt-Schaltkreises 528.k verbunden. An dem Umschalt-Schaltkreis sind auch zwei Eingänge und ein Ausgang vorgesehen. Der Ausgang des Umschalt-Schaltkreises ist mit einem Eingang des Speichers 530.k verbunden. Ein Ausgang des Speichers 530.k ist mit dem Ausgang 524.k des Unter-Schaltkreises 520.k und mit einem Eingang des Multiplizierer-Schaltkreises 532.k verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierer-Schaltkreises 532.k ist mit einem ersten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises 534.k und mit dem ersten Eingang des Umschalt-Schaltkreises 528.k verbunden. Ein Ausgang des Konstantwert-Generators 536.k ist mit dem zweiten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises 534.k verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Umschalt-Schaltkreises 528.k verbunden ist.
Das Operationsprinzip der Einheit 510 ist wie folgt. Der Eingangsanschluss 508 und daher alle Komparator-Schaltkreise 526.k empfangen Lautstärkewerte L(t) für aufeinander folgende Zeitpunkte t₁, t₂, .... Im Komparator-Schaltkreis 526.1 werden die Lautstärkewerte mit einem Schwellwert L₁ verglichen. In den Komparator-Schaltkreisen 526.2 bis 526.N werden die Lautstärkewerte mit zwei Schwellwerten verglichen, z. B. mit den Schwellwerten L_k und L_k-1 für den Komparator-Schaltkreis 526.k. Dieser Vergleich findet, wie in 5 gezeigt, mit Bezug auf den Komparator-Schaltkreis 526.k statt.
Für die Schwellwerte gilt folgender Zusammenhang: L₁ < L₂ < ... < L_k-1 < L_k < ... < L_N.
Wenn ein Lautstärkewert L(t) unterhalb von L₁ innerhalb des Schwellwert-Bereichs positioniert ist, wird daher von der Komparator-Einheit 526.1 ein Umschaltsignal erzeugt. Wenn stattdessen ein Lautstärkewert L(t) zwischen L_k-1 und L_k innerhalb des Schwellwert-Bereichs positioniert ist, wird von der Komparator-Einheit 526.k ein Umschaltsignal erzeugt. Das Umschaltsignal steuert den Umschalt-Schaltkreis 528.1 und 528.k auf eine solche Art und Weise, dass innerhalb des Umschalt-Schaltkreises selbst die vom Schalter angenommene Position die obere sein wird (d. h. nicht die in 5 gezeigte Position). In allen anderen Fällen wird sich der Schalter in der gezeigten Position befinden. Der Speicher 530.k speichert einen Wert n_k(t₁), der die Anzahl von Lautstärkewerten ausdrückt, die bis zu dem Zeitpunkt innerhalb des Bereichs von Werten zwischen L_k-1 und L_k bereits empfangen und gemessen wurden (einschließlich bis zum Zeitpunkt t₁). Daher wird, wenn ein neuer Lautstärkewert zwischen L_k-1 und L_k empfangen und gemessen wird, der Schalter 540.k auf den zweiten Eingang des Umschalt-Schaltkreises 528.k schalten, und ein neuer Wert n_k(t₂) wird im Speicher 530.k gespeichert, der erhalten wird, indem der vorherige Wert n_k(t₁) im Multiplizierer-Schaltkreis 532.k mit einem Wert α multipliziert wird, wobei α < 1, indem im Mischer-Schaltkreis 534.k ein Wert 1 addiert wird, und indem dieser Wert über den Schalter 540.k in der oberen Stellung erneut an den Eingang des Speichers 530.k geliefert wird, wo er gespeichert wird. In allen anderen Umschalt-Schaltkreisen 528.j, wobei j sich von k unterscheidet, befindet sich der Schalter 540.j in der gezeigten Position. Daher wird nur ein Wert, der aus dem Speicher 530.j kommt, multipliziert mit einem Faktor α erneut im Speicher gespeichert.
Die Werte des momentanen Histogramms n₁ bis n_N sind daher immer an den Ausgängen 524.1 bis 524.N verfügbar, und werden an den Ausgangsanschluss 512 geliefert.
Nehmen wir an, dass in dem Beispiel der betrachteten Ausführungsform die Lautstärkewerte L(t) nicht größer als L_N sein können. Wenn der Maximalwert von L(t) unbekannt ist, wird der Schaltkreis in 5 sich etwas unterscheiden. Das oben gesagte wird in 5a erklärt. Hier wird die Ableitungseinheit mit der Bezugszahl 510a bezeichnet. Die einzigen Unterschiede betreffen den Block 520.N in 5, der in 5a mit der Bezugszahl 520a.N bezeichnet ist. In diesem Fall gibt es nur die Schwellwerte L₁ bis L_N-1. An diesem Punkt überprüft der Komparator-Schaltkreis 526a.N innerhalb des Unter-Schaltkreises 520a.N, ob die Lautstärkewerte L(t) größer oder gleich dem Wert L_N-1 sind. Falls ja, wird ein Umschaltsignal erzeugt, um den Schalter 528.N (nicht gezeigt) in die obere Position zu schalten.
6 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der Einheit 216 in 2, in 6 bezeichnet mit der Bezugsnummer 616, die eingerichtet ist, die momentanen kumulativen Histogramme der 3b abzuleiten. In der Einheit 616 sind Unter-Schaltkreise 620.1, 620.2, ... 620.k, ... 620.N vorgesehen. Der Eingangsanschluss 614 der Einheit 616 ist mit den Eingängen 622.1, ... 622.N der Unter-Schaltkreise 620.1 bis 620.N verbunden. Alle Ausgänge 624.1 bis 624.N der Unter-Schaltkreise 620.1 bis 620.N führen zum Ausgangsanschluss 618 des Schaltkreises 616.
Wie in den Unter-Schaltkreisen in 5 sind in den Unter-Schaltkreisen 620.1 bis 620.N ein Komparator-Schaltkreis 626.k, ein Umschalt-Schaltkreis 628.k, ein Speicher 630.k, ein Multiplizierer-Schaltkreis 632.k, ein Signalmischer-Schaltkreis 634.k und ein Konstantwert-Generator 636.k vorgesehen. Der Aufbau der verschiedenen Elemente der Unter-Schaltkreise 620.k ist fast identisch zum Aufbau der Unter-Schaltkreise 520.k in 5.
Ein Unterschied besteht in dem leicht unterschiedlichen Aufbau des Komparator-Schaltkreises und des Umschalt-Schaltkreises, wie nachstehend gezeigt wird.
Das Operationsprinzip der Einheit 616 ist wie folgt. Der Eingangsanschluss 614 und daher die Komparator-Schaltkreise 626.k empfangen Lautstärkewerte L(t) für aufeinander folgende Zeitpunkte t₁, t₂, .... In den Komparator-Schaltkreisen 626.k werden die Lautstärkewerte mit einem Schwellwert L_k verglichen. Dieser Vergleich findet, wie in 6 gezeigt, mit Bezug auf den Komparator-Schaltkreis 626.k statt.
Für die Schwellwerte gilt folgender Zusammenhang: L₁ < L₂ < ... < L_k-1 < L_k < ... < L_N.
Wenn ein Lautstärkewert L(t₂) unterhalb von L_k innerhalb des Schwellwert-Bereichs positioniert ist, wird daher von der Komparator-Einheit 626.k ein Umschaltsignal erzeugt. Das Umschaltsignal steuert den Umschalt-Schaltkreis 628.k auf eine solche Art und Weise, dass innerhalb des Umschalt-Schaltkreises selbst, die vom Schalter angenommene Position die obere sein wird (d. h. nicht die in 6 gezeigte Position). In allen anderen Komparator-Schaltkreisen 620.j, mit j > k, sowie in den Komparator-Schaltkreisen 626.j wird ein Umschaltsignal erzeugt, weil wenn L(t) < L_k ist, L(t) auch kleiner ist als L_j, da für j > k L_j größer ist als L_k. Daher befindet sich in allen diesen Umschalt-Schaltkreisen 628.j, wobei j ≥ k, der Schalter 640.j in der oberen Position.
Nehmen wir an, dass der Lautstärkewert L(t₂) so ist, dass in der Komparator-Einheit k – 1 kein Umschaltsignal erzeugt wird. Das bedeutet, dass der Lautstärkewert L(t₂) größer ist als L_k-1 und daher auch größer ist als L_j, mit j < k. Daher befindet sich in allen diesen Umschalt-Schaltkreisen 628.j, wobei j < k, der Schalter 640.j in der unteren Position, wie in 6 gezeigt.
Der Speicher 630.k speichert einen Wert m_k(t₁), der den Wert des momentanen kumulativen Histogramms L_k auf der Grundlage der Anzahl von Lautstärkewerten ausdrückt, die bis zu dem Zeitpunkt bereits empfangen wurden (einschließlich bis zum Zeitpunkt t₁). Daher werden, wenn ein neuer Lautstärkewert zwischen L_k-1 und L_k empfangen und gemessen wird, die Schalter 640.k, für j ≥ k, auf den zweiten Eingang des Umschalt-Schaltkreises 628.k schalten, und ein neuer Wert m_k(t₂) wird im Speicher 630.k gespeichert, der erhalten wird, indem der vorherige Wert m_k(t₁) im Multiplizierer-Schaltkreis 632.k mit einem Wert α multipliziert wird, wobei α < 1, indem im Mischer-Schaltkreis 634.k ein Wert 1 addiert wird, und indem dieser Wert über den Schalter 640.k in der oberen Stellung erneut an den Eingang des Speichers 630.k geliefert wird, wo er gespeichert wird. In allen anderen Umschalt-Schaltkreisen 628.j, mit j < k, befindet sich der Schalter 640.j in der gezeigten Position. Daher wird nur ein Wert, der aus dem Speicher 630.j kommt, multipliziert mit einem Faktor α erneut im Speicher gespeichert.
Die Werte des momentanen kumulativen Histogramms m₁ bis m_N sind daher immer an den Ausgängen 624.1 bis 624.N verfügbar, und werden an den Ausgangsanschluss 612 geliefert. m_N ist gleich dem Wert M in 3b.
Nehmen wir nun wieder an, dass in dem Beispiel der betrachteten Ausführungsform die Lautstärkewerte L(t) nicht größer als L_N sein können. Wenn der Maximalwert von L(t) unbekannt ist, wird der Schaltkreis in 6 sich etwas unterscheiden. Das oben gesagte wird in 6a erklärt. Hier wird die Ableitungseinheit mit der Bezugszahl 616a bezeichnet. Die einzigen Unterschiede betreffen den Block 620.N in 6, der in 6a mit der Bezugszahl 620a.N bezeichnet ist. In diesem Fall gibt es nur die Schwellwerte L₁ bis L_N-1. Der Unter-Schaltkreis 620a.N enthält nur den Konstantwert-Generator 636.N, den Speicher 630.N, den Signalmischer-Schaltkreis 634.N und den Multiplizierer-Schaltkreis 632.N, wie in 6a gezeigt. Für alle Zeitpunkte t₁, t₂, ... werden Lautstärkewerte geliefert, die kleiner oder gleich L_N-1 oder größer als L_N-1 sind. Daher wird in allen Fällen (und somit für jeden Zeitpunkt) der Wert im Speicher 630.N mit einem Wert α mulitipliziert, wobei α < 1, und um den Wert 1 erhöht.
7 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform der Einheit 122 (oder 222) in 1 (oder 2), die eingerichtet ist, momentane Lautstärkebereiche aus momentanen kumulativen Histogrammen abzuleiten. In 7 wird die Einheit mit der Bezugszahl 722 bezeichnet. In der Einheit 722 sind ein Eingang 720 zum Empfangen der Werte der momentanen kumulativen Histogramme m₁(t), m₂(t), ... m_N(t) und ein Ausgang 726 vorgesehen, um die momentanen Werte des Lautstärkebereichs LR(t) zu liefern. In der Einheit sind auch zwei Komparator-Schaltkreise 730 und 732 und ein Signalmischer-Schaltkreis 734 vorgesehen, insbesondere in Form eines Subtrahierer-Schaltkreises. In dem Komparator-Schaltkreis 730 werden die Histogrammwerte m₁ bis m_N sequentiell mit dem Schwellwert M·T_H verglichen, um den Lautstärkewert L_o erkennen zu können, dessen Histogrammwert m_o gleich M·T_H ist. Dieser Lautstärkewert wird an den Ausgang 740 geliefert und an einen ersten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises 734 gesendet. In dem Komparator-Schaltkreis 732 werden die Histogrammwerte m₁ bis m_N sequentiell mit dem Schwellwert M·T_L verglichen, um den Lautstärkewert L_u erkennen zu können, dessen Histogrammwert m_u gleich M·T_L ist. Dieser Lautstärkewert wird an den Ausgang 742 geliefert und an einen zweiten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises 734 gesendet. Durch Subtrahieren der beiden Lautstärkewerte erhält man somit den Lautstärkebereich LR(t), der an den Ausgangsanschluss 726 geliefert wird.
Natürlich kann auch ein Vergleich mit normierten Werten der momentanen kumulativen Histogramme in der Einheit 722 ausgeführt werden. In einem solchen Fall werden die Werte m₂(t), ... m_N(t) zuerst durch M dividiert und dann an die Komparator-Schaltkreise 732 und 734 angelegt. Dort werden die normierten Werte mit den Schwellwerten T_H and T_L verglichen, um die Lautstärkebereichs-Werte zu erhalten.
8 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform des Komparator-Schaltkreises 732, der in der Einheit in 7 enthalten ist. In 8 wird der Komparator-Schaltkreis mit der Bezugszahl 832 bezeichnet. 801 und 802 bezeichnen die Eingänge zum Empfangen der Histogrammwerte m₁ bis m_N und des Wertes M·T_L, und 810 bezeichnet einen Ausgang zum Liefern des Lautstärkewertes L_u. Im Komparator-Schaltkreis 832 sind N Schaltkreis-Einheiten 803.1 bis 803.N vorgesehen. In allen Schaltkreis-Einheiten 803.1 bis 803.N sind erste Eingänge 804.1 bis 804.N, die mit dem Eingang 801 des Komparator-Schaltkreises 832 verbunden sind, zweite Eingänge 805.1 bis 805.N, die mit dem Eingang 802 des Komparator-Schaltkreises 832 verbunden sind, dritte Eingänge 806.1 bis 806.N und Ausgänge 807.1 bis 807.N vorgesehen. Ein Ausgang 807.k einer Schaltkreis-Einheit 803.k ist mit dem dritten Eingang 806.k – 1 der Schaltkreis-Einheit 803.k – 1 verbunden, wobei folgendes für k gilt: 2 ≤ k ≤ N. Der Ausgang 807.1 der Schaltkreis-Einheit 803.1 ist mit dem Ausgang 810 des Komparator-Schaltkreises 832 verbunden.
In jeder Schaltkreis-Einheit 803.k ist ein Komparator 811.k und eine Umschalteinheit 812.k vorgesehen. Ein erster Eingang der Umschalteinheit 812.k ist mit dem dritten Eingang 806.k der Schaltkreis-Einheit 803.k verbunden. Ein zweiter Eingang der Umschalteinheit 812.k empfängt L_k, der einer der (Schwellwert-)Lautstärkewerte L₁ bis L_N ist. Ein Ausgang der Umschalteinheit 812.k ist mit dem Ausgang 807.k der Schaltkreis-Einheit 803.k verbunden. Ein Eingang für das Steuersignal der Umschalteinheit ist mit einem Ausgang für das Steuersignal des Komparators 811.k verbunden. Am Komparator 811.k sind auch zwei Eingänge vorgesehen, die mit dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang 804.k und 805.k der Schaltkreis-Einheit 803.k verbunden sind. In dem Komparator 811.k wird der Histogrammwert m_k mit dem Wert M·T_L verglichen. Wenn M·T_L kleiner oder gleich m_k ist, wird am Ausgang des Komparators 811.k ein Steuersignal erzeugt, so dass der Schalter 812.k in die gezeigte Position gestellt wird. Auf diese Weise wird der Wert L_k an den Ausgang 807.k geliefert. Andernfalls wird der Schalter in die andere Position gestellt, und der Eingang 806.k wird mit dem Ausgang 807.k verbunden.
Das Operationsprinzip des Komparator-Schaltkreises 832 ist wie folgt. Wie in 3 gezeigt, ist M·T_L größer als m₁. Das bedeutet, dass in der Schaltkreis-Einheit 803.1 der Ausgang 807.1 mit dem Eingang 806.1 verbunden ist. Dasselbe gilt für die Schaltkreis-Einheiten 803.2, 803.3, ... Nehmen wir nun an, es wird in der Schaltkreis-Einheit 803.k erstmals gemessen, dass M·T_L kleiner oder gleich m_k ist. Wie in 3 zu sehen ist, bedeutet dies, dass m_k gleich m_u ist und L_k gleich L_u ist. Die Position des Schalters in der Umschalteinheit 812.k ist nun die gezeigte, da L_k an den Ausgang 807.k geliefert wird und der Ausgang 810 über die Schaltkreis-Einheiten 803.1 bis 803.k – 1 den kleinsten Wert L_u des Lautstärkebereichs empfängt.
Der Komparator-Schaltkreis 730 in 7 weist denselben Aufbau auf wie der in 8 beschriebene Komparator-Schaltkreis 732, der einzige Unterschied ist, dass an den Eingang 802 nicht M·T_L sondern M·T_H angelegt wird.
9 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Lautstärkebereichs eines Audiosignals. Diese Ausführungsform zeigt eine Gegenreaktions-Steuerungsvorrichtung. An der Steuerungsvorrichtung ist ein Eingangsanschluss 901 vorgesehen, um das Audiosignal zu empfangen. Der Eingangsanschluss 901 ist mit dem Eingang 903 einer Steuereinheit 905 verbunden. Ein Ausgang 907 der Steuereinheit 905 ist mit einem Ausgangsanschluss 909 verbunden, um das Audiosignal zu liefern, dessen Lautstärkebereich gesteuert ist. Es gibt auch eine Erzeugungseinheit 911, umfassend einen Eingang 913, der mit dem Ausgang 907 der Steuereinheit 905 verbunden ist, und einen Ausgang 915, der mit einem Eingang 917 der Steuereinheit 905 verbunden ist, der für das Steuersignal gedacht ist.
Die Erzeugungseinheit 911 umfasst einen Block 920, der implementiert ist, wie ein beliebiger der Beispiele von Ausführungsformen der Messvorrichtung, die in den 1, 2 und 4 bis 7 gezeigt sind. Daher steht das Lautstärkebereichs-Signal LR(t) am Ausgang 921 des Blocks 920 zur Verfügung. Die Erzeugungseinheit 911 umfasst ferner einen Wandler-Schaltkreis 922, der eingerichtet ist, das Lautstärkebereichs-Signal in ein Steuersignal CS₁(t) umzuwandeln, das an den Ausgang 915 der Erzeugungseinheit 911 geliefert wird und somit an den Eingang 917 der Steuereinheit 905.
Der Wandler-Schaltkreis 922 ist an sich bekannt und wird nicht weiter beschrieben.
Die Einheit 905 ist ebenfalls an sich bekannt und erfordert ebenso keine weitere Erklärung.
10 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform einer Einstellvorrichtung zum Einstellen des Lautstärkebereichs eines Audiosignals. Das vorliegende Beispiel der Ausführungsform zeigt eine Vorsteuerungs-Einstellvorrichtung. An der Einstellvorrichtung ist ein Eingangsanschluss 1001 vorgesehen, um das Audiosignal zu empfangen. Der Eingangsanschluss 1001 ist mit dem Eingang 1003 einer Einstelleinheit 1005 verbunden. Ein Ausgang 1007 der Einstelleinheit 1005 ist mit einem Ausgangsanschluss 1009 verbunden, um das Audiosignal zu liefern, dessen Lautstärkebereich gesteuert ist. Es gibt auch eine Erzeugungseinheit 1011, umfassend einen Eingang 1013, der mit dem Eingangsanschluss 1001 verbunden ist, und einen Ausgang 1015, der mit einem Eingang 1017 der Einstelleinheit 1005 verbunden ist, der für das Einstellsignal gedacht ist.
Die Erzeugungseinheit 1011 umfasst einen Block 1020, der implementiert ist, wie ein beliebiger der Beispiele von Ausführungsformen der Messvorrichtung, die in den 1, 2 und 4 bis 7 gezeigt sind. Daher steht das Lautstärkebereichs-Signal LR(t) am Ausgang 1021 des Blocks 1020 zur Verfügung. Die Erzeugungseinheit 1011 umfasst ferner einen Wandler-Schaltkreis 1022, der eingerichtet ist, das Lautstärkebereichs-Signal in ein Einstellsignal CS₂(t) umzuwandeln, das an den Ausgang 1015 der Erzeugungseinheit 1011 geliefert wird und somit an den Eingang 1017 der Einstelleinheit 1005.
Der Wandler-Schaltkreis 1022 ist an sich bekannt und wird nicht weiter beschrieben. Die Einheit 1005 ist ebenfalls eine an sich bekannte Einstelleinheit und erfordert ebenso keine weitere Erklärung.
Es sollte auch daran erinnert werden, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele von Ausführungsformen beschränkt ist. Die Erfindung ist auch auf andere Ausführungsformen anwendbar, die leicht von den hier beschriebenen Beispielen abweichen. Zum Beispiel kann die Erfindung entweder auf Software- oder auf Hardware-Ebene realisiert werden.
Die Messvorrichtung kann angepasst sein, eines der folgenden Messverfahren zu implementieren:

1. Messverfahren zum Messen des Lautstärkebereichs eines Audiosignals, wobei ein Lautstärkebereichs-Wert für ein Audiosignal einer beliebigen Dauer abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Lautstärkebereichs-Werten in Echtzeit für das Audiosignal während der Dauer des Audiosignals abgeleitet wird.
2. Messverfahren wie in Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass für aufeinander folgende Zeitpunkte, die in dem Zeitintervall des Audiosignals enthalten sind, ein momentaner Lautstärkewert des Audiosignals wiederholt abgeleitet wird, dass für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein momentanes Histogramm von Lautstärkewerten wiederholt aus den aufeinander folgenden momentanen Lautstärkewerten abgeleitet wird, und dass für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein Lautstärkebereich aus den momentanen Histogrammen abgeleitet wird.
3. Messverfahren wie in Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die momentanen Histogramme aus aufeinander folgenden momentanen Lautstärkewerten abgeleitet werden, ältere Lautstärkewerte unterschiedlich gewichtet werden, vorzugsweise geringer.
4. Messverfahren wie in Punkt 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein momentanes Histogramm für den Zeitpunkt (t₂) aus dem Lautstärkewert (L_k(t₂)) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) abgeleitet wird: n_i(t₂) = n_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, außer i = k, und n_k(t₂) = n_k(t₁)·α + 1, wobei n_i(t₁) and n_i(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, n_k(t₁) and n_k(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_k in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist.
5. Messverfahren wie in Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, dass momentane kumulative Histogramme für jeden Zeitpunkt aus den momentanen Histogrammen für jeden Zeitpunkt abgeleitet werden, und dass Lautstärkebereiche für jeden Zeitpunkt aus den momentanen kumulativen Histogrammen abgeleitet werden.
6. Messverfahren wie in Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, dass normierte momentane kumulative Histogramme für jeden Zeitpunkt aus den momentanen Histogrammen für jeden Zeitpunkt abgeleitet werden, und dass Lautstärkebereiche für jeden Zeitpunkt aus den normierten momentanen kumulativen Histogrammen abgeleitet werden.
7. Messverfahren wie in Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert (L_u(t₂)) und der obere Grenzwert (L_o(t₂)) des Lautstärkebereichs für einen Zeitpunkt (t₂) aus einem normierten momentanen kumulativen Histogramm für den Zeitpunkt abgeleitet werden, so dass die Kurve des normalisierten momentanen kumulativen Histogramms für den Zeitpunkt mit einem ersten und einem zweiten Schwellwert (T_L, T_H) verglichen wird, wobei der erste Schwellwert kleiner ist als der zweite Schwellwert, so dass der Lautstärkewert, für den der Wert der Histogramm-Kurve gleich dem ersten Schwellwert ist, gleich dem unteren Grenzwert (L_u(t₂)) des Lautstärkebereichs ist, und so dass der Lautstärkewert, für den der Wert der Histogramm-Kurve gleich dem zweiten Schwellwert ist, gleich dem oberen Grenzwert (L_o(t₂)) des Lautstärkebereichs ist.
8. Messverfahren wie in Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass für aufeinander folgende Zeitpunkte, die in dem Zeitintervall des Audiosignals enthalten sind, ein momentaner Lautstärkewert des Audiosignals wiederholt abgeleitet wird, dass für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein momentanes kumulatives Histogramm von Lautstärkewerten wiederholt abgeleitet wird, und dass für die aufeinander folgenden Zeitpunkte ein Lautstärkebereich aus den momentanen kumulativen Histogrammen abgeleitet wird.
9. Messverfahren wie in Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die momentanen kumulativen Histogramme aus aufeinander folgenden momentanen Lautstärkewerten abgeleitet werden, ältere Lautstärkewerte unterschiedlich gewichtet werden, vorzugsweise geringer.
10. Messverfahren wie in Punkt 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein momentanes kumulatives Histogramm für einen Zeitpunkt (t₂) aus dem Lautstärkewert (L_k(t₂)) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen kumulativen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) wie folgt abgeleitet wird: m_i(t₂) = m_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, wobei i kleiner ist als k, und m_j(t₂) = m_j(t₁)·α + 1 für j ≥ k, wobei m_i(t₁) and m_i(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen kumulativen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, m_j(t₁) and m_j(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_j in den momentanen kumulativen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist.
11. Messverfahren wie in Punkt 10, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert (L_u(t₂)) und der obere Grenzwert (L_o(t₂)) des Lautstärkebereichs für einen Zeitpunkt (t₂) aus dem momentanen kumulativen Histogramm für den Zeitpunkt abgeleitet werden, so dass die Kurve des normalisierten momentanen Histogramms für den Zeitpunkt mit einem ersten und einem zweiten Schwellwert (T_L·M, T_H·M) verglichen wird, wobei der erste Schwellwert kleiner ist als der zweite Schwellwert, so dass der Lautstärkewert, für den der Wert der Histogramm-Kurve gleich dem ersten Schwellwert ist, gleich dem unteren Grenzwert (L_u(t₂)) des Lautstärkebereichs ist, und so dass der Lautstärkewert, für den der Wert der Histogramm-Kurve gleich dem zweiten Schwellwert ist, gleich dem oberen Grenzwert (L_o(t₂)) des Lautstärkebereichs ist.

Die Steuerungsvorrichtung kann angepasst sein, eines der folgenden Steuerungsverfahren zu implementieren:

12. Steuerungsverfahren zum Steuern des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer, wobei der Lautstärkebereich des Audiosignals in Abhängigkeit von einem Steuersignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Steuersignal-Werten in Echtzeit während der Dauer des Audiosignals abgeleitet wird.
13. Steuerungsverfahren wie in Punkt 12, dadurch gekennzeichnet, dass für aufeinander folgende Zeitpunkte, die in dem Zeitintervall des Audiosignals enthalten sind, ein momentaner Wert des Steuersignals wiederholt abgeleitet wird, und dass ein momentaner Wert des Steuersignals aus den momentanen Lautstärkebereichs-Werten abgeleitet wird, die durch das Messverfahren nach einem beliebigen der Punkte 1 bis 11 erhalten werden.

Claims

Messvorrichtung zum Messen des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer, umfassend: – einen Eingang (100) zum Empfangen des Audiosignals, – eine Einheit zum Ableiten eines Wertes des Lautstärkebereichs (LR) eines Audiosignals, – einen Ausgang (126) zum Liefern des Wertes des Lautstärkebereichs, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (110, 116, 122, 216, 222) eingerichtet ist, in Echtzeit während der Dauer des Audiosignals eine Vielzahl von Werten des Lautstärkebereichs (LR(t)) für das Audiosignal abzuleiten.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine erste Einheit (102) zum Ableiten von Lautstärkewerten für aufeinander folgende Zeitpunkte des Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr eine zweite Einheit (110) vorgesehen ist, um ein momentanes Histogramm für einen Zeitpunkt (t₂) aus dem Lautstärkewert (L_k(t₂)) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) entsprechend der folgenden Relation abzuleiten: n_i(t₂) = n_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, außer i = k, und n_k(t₂) = n_k(t₁)·α + 1, wobei n_i(t₁) and n_i(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, n_k(t₁) and n_k(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_k in den momentanen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine erste Einheit (202) zum Ableiten von Lautstärkewerten für aufeinander folgende Zeitpunkte des Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr eine dritte Einheit (216) vorgesehen ist, um ein momentanes kumulatives Histogramm für einen Zeitpunkt (t₂) aus dem Lautstärkewert (L_k(t₂)) dieses Zeitpunkts und aus dem momentanen kumulativen Histogramm des unmittelbar vorausgehenden Zeitpunktes (t₁) entsprechend der folgenden Relation abzuleiten: m_i(t₂) = m_i(t₁)·α für alle Lautstärkewerte L_i, wobei i kleiner ist als k, und m_j(t₂) = m_j(t₁)·α + 1 für j ≥ k, wobei m_i(t₁) and m_i(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_i in den momentanen kumulativen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, m_j(t₁) and m_j(t₂) Histogrammwerte für den Lautstärkewert L_j in den momentanen kumulativen Histogrammen für die Zeitpunkte t₁ und t₂ sind, und α ein konstanter Wert kleiner als 1 ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Einheit (510) ein Eingangsanschluss (508) zum Empfangen aufeinander folgender Lautstärkewerte (L(t)) des Audiosignals und ein Ausgangsanschluss (512) zum Liefern von N Histogrammwerten (n₁(t), n₂(t), ..., n_k(t), ..., n_N(t)) für jedes momentane Histogramm von aufeinander folgenden momentanen Histogrammen vorgesehen sind, und dass in der zweiten Einheit auch N Unter-Schaltkreise (520.1, ... 520.k, ... 520.N) vorgesehen sind, wobei jeder Unter-Schaltkreis (520.k) umfasst: a. einen Komparator-Schaltkreis (526.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Eingangsanschluss (508) der zweiten Einheit (510) verbunden ist, und einen Ausgang, b. einen Umschalt-Schaltkreis (528.k), umfassend einen Steuereingang, der mit dem Ausgang des Komparator-Schaltkreises verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang, c. einen Speicher (530.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Ausgang des Umschalt-Schaltkreises (528.k) verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem Ausgangsanschluss (512) der zweiten Ableitungseinheit verbunden ist, d. einen Multiplizierer-Schaltkreis (532.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Ausgang des Speichers (530.k) verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Umschalt-Schaltkreises (528.k) verbunden ist, e. einen Signalmischer-Schaltkreis (534.k), vorzugsweise einen Addierer-Schaltkreis, umfassend einen ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Multiplizierer-Schaltkreises (532.k) verbunden ist, einen zweiten Eingang und einen Ausgang, der mit dem ersten Eingang des Umschalt-Schaltkreises (528.k) verbunden ist, f. einen Konstantwert-Generator (536.k), umfassend einen Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises verbunden ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Einheit (616) ein Eingangsanschluss (614) zum Empfangen aufeinander folgender Lautstärkewerte (L(t)) des Audiosignals und ein Ausgangsanschluss (618) zum Liefern von N Histogrammwerten (m₁(t), m₂(t), ..., m_k(t), ..., m_N(t)) für jedes momentane kumulative Histogramm von aufeinander folgenden momentanen kumulativen Histogrammen vorgesehen sind, und dass in der dritten Einheit auch N Unter-Schaltkreise (620.1, ... 620.k, ... 620.N) vorgesehen sind, wobei jeder Unter-Schaltkreis (620.k) umfasst: a. einen Komparator-Schaltkreis (626.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Eingangsanschluss (614) der dritten Einheit (616) verbunden ist, und einen Ausgang, b. einen Umschalt-Schaltkreis (628.k), umfassend einen Steuereingang, der mit dem Ausgang des Komparator-Schaltkreises verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang, c. einen Speicher (630.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Ausgang des Umschalt-Schaltkreises (628.k) verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem Ausgangsanschluss (618) der dritten Ableitungseinheit verbunden ist, d. einen Multiplizierer-Schaltkreis (632.k), umfassend einen Eingang, der mit dem Ausgang des Speichers (630.k) verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Umschalt-Schaltkreises (628.k) verbunden ist, e. einen Signalmischer-Schaltkreis (634.k), vorzugsweise einen Addierer-Schaltkreis, umfassend einen ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Multiplizierer-Schaltkreises (632.k) verbunden ist, einen zweiten Eingang und einen Ausgang, der mit dem ersten Eingang des Umschalt-Schaltkreises (628.k) verbunden ist, f. einen Konstantwert-Generator (636.k), umfassend einen Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Signalmischer-Schaltkreises verbunden ist.
Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Lautstärkebereichs eines Audiosignals beliebiger Dauer, umfassend: – einen Eingang (901, 1001) zum Empfangen des Audiosignals, – eine Erzeugungseinheit (911, 1011) zum Erzeugen eines Steuersignals, – eine Steuerungseinheit (905, 1005) zum Steuern des Lautstärkebereichs des Audiosignals in Abhängigkeit von dem Steuersignal, – einen Ausgang (909, 1009) zum Liefern des in seinem Lautstärkebereich gesteuerten Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinheit (911, 1011) eingerichtet ist, in Echtzeit während der Dauer des Audiosignals eine Vielzahl von Werten des Steuersignals (CS₁(t), CS₂(t)) abzuleiten.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinheit (911, 1011) eine Messvorrichtung (920, 1020) enthält, wie in einem beliebigen der Ansprüche 12 bis 16 beansprucht, um ein Lautstärkebereichs-Signal (LR(t)) zu liefern, und dass in der Erzeugungseinheit ferner eine Umwandlungseinheit (922, 1022) vorgesehen ist, um das Lautstärkebereichs-Signal umzuwandeln, um das Steuersignal (CS₁(t), CS₂(t)) zu erhalten.