DE2437697A1 - Loudspeaker or headphone automatic level adjustment - surrounding noise is picked up and converted to control electric signal - Google Patents
Loudspeaker or headphone automatic level adjustment - surrounding noise is picked up and converted to control electric signalInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Einrichtung zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den Störpegel der Umgebung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder eines Hörers an den akustischen Störpegel der Umgebung.Procedure and device for the automatic adjustment of the volume a loudspeaker or listener to the interference level of the environment The invention relates a method and a device for automatically adjusting the volume of a Loudspeaker or a listener to the acoustic noise level of the environment.
Bei schwankendem Störpegel in der Umgebung eines Lautsprechers oder eines Hörers beispielsweise infolge Verkehrslärms leidet meist die Verständlichkeit, falls nicht von vornherein die Lautstärke so hoch eingestellt wird, daß sie in Intervallen geringen und mäßigen Störpegelsvon Personen, die am Empfang gewollt und/oder ungewollt beteiligt sind, als lästig empfunden wird.If the interference level fluctuates in the vicinity of a loudspeaker or of a listener, for example due to traffic noise, usually suffers from intelligibility, if the volume is not set so high in advance that it is at intervals low and moderate interference level from people who want and / or unwanted at reception involved is perceived as a nuisance.
Mit den bekannten Einrichtungen zum manuellen Regeln der Lautstärke, auch den fernbedienbaren Einrichtungen, kann diesem Mangel nicht oder nur ungenügend abgeholfen werden, weil dieses Regeln meist zu spät erfolgt. Außerdem ist es nicht immer und überall möglich, eine Regelung vorzunehmen, ganz abgesehen davon, daß bei ständiger Bereitschaft zu manuellem Regulieren die Konzentration auf den eigentlichen Empfang oder andere Verrichtungen leidet.With the known devices for manual volume control, even the remote-controlled devices, this deficiency cannot or only insufficiently be remedied because these rules usually come too late. Besides, it isn't always and everywhere possible to make a regulation, quite apart from the fact that with constant readiness for manual regulation the concentration on the actual reception or other chores.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den Störpegel der Umgebung zu schaffen, außerdem, eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention is based on the object of a method for automatic Adjustment of the volume of a loudspeaker or listener to the noise level of the environment to create, moreover, a facility to carry out this procedure.
Die Aufgabe der Schaffung eines V e r f a h r e n s zur automatischen Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers oder Hörers an den Störpegel der Umgebung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lautsprecher bzw. Hörer mittelbar oder unmittelbar mit einer Spannung UL betrieben wird, die durch Summierung der eingehenden Signalspannung U5 mit einer Spannung Up hergestellt ist, wobei die Spannung Up dem Produkt der eingehenden Signalspannung U5 mit dem zeitlichen Mittelwert einer gleichgerichteten Spannung UN, die durch Aufnahme der Störgeräusche und ihre akustisch/elektrische Umformung erhalten wurde, proportional ist.The task of creating a method for automatic Adjustment of the volume of a loudspeaker or listener to the noise level of the environment is achieved according to the invention in that the loudspeaker or listener indirectly or is operated directly with a voltage UL, which is obtained by adding up the incoming Signal voltage U5 is produced with a voltage Up, the voltage Up dem Product of the incoming signal voltage U5 with the time average of a rectified Voltage UN generated by recording the background noise and its acoustic / electrical Conversion obtained is proportional.
Sobald der Störpegel gestiegen ist, strahlt der Lautsprecher bzw. der Hörer die "Nutzgeräusche" automatisch mit höherer Intensität ab, so daß die Verständlichkeit erhalten bleibt.As soon as the noise level has risen, the loudspeaker resp. the listener automatically hears the "useful noises" at a higher intensity so that the Understandability is preserved.
Nach Abklingen der Störgeräusche sinkt die Intensität der Nutzgeräusche wieder automatisch.After the background noise has subsided, the intensity of the useful noise decreases again automatically.
Verschiedentlich steht der akustische Störpegel mit einer anderen physikalischen Größe in Beziehung, beispielsweise mit dem Körperschall eines Gebäudeteiles, der Drehzahl eines Motors oder der Durchflußgeschwindigkeit in einer Rohrleitung. In diesen Fällen ist es evtl. zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß statt der Störgeräusche diese physikalische Größe aufgenommen und in eine entsprechende elektrische Spannung umgewandelt wird, und daß mit dieser Spannung wie mit der Spannung UM verfahren wird. So kann beispielsweise die Verstärkungsregelung eines Funksprechgeräte-Lautsprechers auf dem Führerstand einer Rangierlokomotive abhängig von der Drehzahl des Dieselmotors durchgeführt werden, wobei der ohnehin vorhandene Drehzahlmesser die zur Regelung erforderliche elektrische Spannung liefert.The acoustic interference level is different from one another physical quantity in relation, for example with the structure-borne noise of a part of the building, the speed of a motor or the flow rate in one Pipeline. In these cases it may be expedient if instead according to the invention of the background noise this physical quantity is recorded and converted into a corresponding one electrical voltage is converted, and that with this voltage as with the voltage UM is proceeded. For example, the gain control of a two-way radio loudspeaker on the driver's cab of a shunting locomotive depending on the speed of the diesel engine be carried out, with the already existing tachometer being used for regulation supplies the required electrical voltage.
Werden die Störgeräusche in der Umgebung des Lautsprechers aufgenommen, dann sind in den auf genommenen Geräuschen auch Anteile der vom Lautsprecher abgestrahlten Nutzgeräusche enthalten. Um die Regelung trotzdem nur vom Störpegel abhängig zu machen, wird erfindungsgemäß die Multiplikation nicht mit dem zeitlichen Mittelwert der gleichgerichteten Spannung UM durchgeführt, sondern mit dem zeitlichen Mittelwert aus der Differenz zwischen der gleichgerichteten Spannung UM und der gleichgerichteten Spannung UL, mit der der Lautsprecher betrieben wird. Als erfindungsgemäße Variante dieses Verfahrens kann aber auch die Multiplikation mit der Differenz aus dem zeitlichen Mittelwert der gleichgerichteten Spannung UM und dem zeitlichen Mittelwert aus der gleichgerichteten Spannung UL durchgeführt werden.If the background noise is picked up in the vicinity of the loudspeaker, then the recorded noises also contain parts of those emitted by the loudspeaker Usable noises included. In order to make the regulation only dependent on the interference level make, according to the invention, the multiplication is not with the time average of the rectified voltage UM, but with the time average from the difference between the rectified voltage UM and the rectified Voltage UL with which the loudspeaker is operated. As a variant according to the invention But this procedure can also be multiplied by the difference from the temporal Mean value of the rectified voltage UM and the mean value over time from the rectified voltage UL can be carried out.
Bei dem zeitlichen Mittelwert kann es sich um den zeitlichen arithmetischen Mittelwert oder den zeitlichen quadratischen Mittelwert oder einen zeitlichen Mittelwert mit anderer Gesetzmäßigkeit handeln. Baulich am einfachsten lassen sich Mittelwerte mit konstanter Integrationszeit bilden; eine bessere Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten läßt sich jedoch erzielen, wenn die Integrationszeiten einstellbar sind - entweder in Stufen oder kontinuierlich.The time average can be the time arithmetic Mean value or the root mean square value over time or a mean value over time act with a different law. The simplest constructional mean values are form with constant integration time; better adaptation to the local However, conditions can be achieved if the integration times are adjustable are - either in stages or continuously.
Damit das Anheben der Lautstärke eines Lautsprechers bzw.In order to increase the volume of a loudspeaker or
Hörers möglichst optimal der Intensität und/oder dem Spektrum der Störgeräusche angepaßt werden kann, ist als zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß eine oder einige der Spannungen, die der Addition und/oder der Subtraktion und/oder der Multiplikation und/oder der Mittelwertsbildung zugeführt werden, zuvor - durch einstellbare Verstärkung oder Abschwänhung veränderlich sind, und/oder - nichtlinear, d. h. von der jeweiligen Höhe der Spannung abhängig, verstärkt oder abgeschwächt werden, und/oder - frequenzabhängig verstärkt oder abgeschwächt werden.Listener optimally of the intensity and / or the spectrum of the Interfering noises can be adapted, is a useful embodiment of the invention Method provided that one or some of the voltages that the addition and / or the subtraction and / or the multiplication and / or the averaging before - are changeable by adjustable amplification or attenuation, and / or - non-linear, d. H. depending on the respective level of tension, amplified or weakened, and / or - amplified or weakened depending on the frequency will.
In einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aufnahme der Störgeräusche und/oder eines Geräusches, das sich aus den Störgeräuschen und Anteilen aus dem vom Lautsprecher abgestrahlten Geräusch zusammensetzt, beispielsweise mit einem an sich bekannten Mikrophon.In a device for carrying out the method according to the invention the recording of the background noises and / or a noise that results from the Combines interfering noises and components from the noise emitted by the loudspeaker, for example with a microphone known per se.
Die Bildung der zeitlichen Mittelwerte geschieht beispielsweise in einem an sich bekannten Filter mit Tiefpaßcharakteristik oder Bandpaßcharakteristik.The time averages are formed, for example, in a filter known per se with a low-pass characteristic or a band-pass characteristic.
Die Multiplikation erfolgt zweckmäßigerweise mit einem an sich bekannten analogen Multiplizierer, wie in der Analogrechentechnik üblich. Es ist aber auch daran gedacht, die Multiplikation ggf. mittels Röhren oder Halbleiterbauteilen in an sich bekannter Schaltung durchzuführen, insbesondere, wenn zugunsten des Preises die Multiplikation nur näherungsweise erfolgen soll. Falls eine der miteinander zu multiplizierenden Spannungen außerdem digital codiert vorliegt, beispielsweise wenn anstelle einer analogen Signalspannung die Signale in digitaler Form empfangen werden, ist die Multiplikation ggf. mit einem an sich bekanntem hybriden Multiplizierer durchzuführen.The multiplication is expediently carried out with a known per se analog multiplier, as usual in analog computing. It is also thought of the multiplication if necessary by means of tubes or semiconductor components in Carry out a circuit known per se, especially if in favor of the price the multiplication should only be approximate. If one of the with each other voltages to be multiplied are also digitally coded, for example if the signals are received in digital form instead of an analog signal voltage the multiplication is possibly with a hybrid multiplier known per se perform.
Die Summierung und/oder Differenzbildung wird am besten in an sich bekannter Weise mittels entsprechend beschalteten Verstärkern, insbesondere Operationsverstärkern, vorgenommen Sie kann aber beispielsweise, zumindest in Näherung, mit entsprechend beschalteten Röhren oderfHalbleiterbauteilen oder mittels passiver Schaltungen durchgeführt werden - wie an sich bekannt -.The summation and / or subtraction is best in and of itself known way by means of appropriately wired amplifiers, in particular operational amplifiers, You can, for example, at least approximately, with accordingly connected tubes or semiconductor components or by means of passive circuits become - as is known per se -.
Je nach der jeweiligen Gegebenheit ist die erfindungsgemäße Einrichtung ganz oder teilweise Bestandteil eines Gerätes, beispielsweise eines Rundfunkempfängers, Fernsehgerätes, Telefone, Funksprechgerätes, Wechselsprechgerätes, Lautsprechen oder sie ist selbständig und mit einem solchen Gerät nur elektrisch verbunden. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung im Gehäuse des Gerätes untergebracht ist, mit dem es integriert werden soll, daß aber das Mikrophon außerhalb dieses Gehäuses angebracht ist, am besten in der Nähe des Zuhörers.Depending on the particular situation, the device according to the invention is Wholly or partially part of a device, for example a radio receiver, Televisions, telephones, walkie-talkies, intercoms, loudspeakers or it is independent and only electrically connected to such a device. One special expedient embodiment of the invention results when the device according to the invention is housed in the housing of the device with which it is to be integrated that but the microphone is placed outside this case, preferably close by of the listener.
tusführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 Einrichtung zur Anpassung der Lautstärke eines Delefonhörers an den mit einem Mikrophon aufgenommenen Störpegel; F i g. 2 Einrichtung zur Anpassung der Lautstärke eines Lautsprechers an den Störpegel, wobei das Mikrophon neben den Störgeräuschen auch Anteile der vom Lautsprecher abgestrahlten Nutzgeräusche aufnimmt.Examples of implementation of the invention are explained with reference to the drawing. It shows F i g. 1 device for adjusting the volume of a telephone receiver the noise level picked up by a microphone; F i g. 2 facility for customization the volume of a loudspeaker to the interference level, with the microphone next to the Interfering noise also picks up parts of the useful noise emitted by the loudspeaker.
Über Leitung 1 eines Telefonnetzes gelangt die die Nachricht tragende Spannung in die erfindungsgemäße Einrichtung. Der Gleichspannungsanteil, der für die Nachricht ohne Bedeutung ist, wird mit dem Kondensator 2 zurückgehalten, so daß nur der Wechselspannungsanteil als Signalspannung Us zur Weiterverarbeitung gelangt.The one carrying the message arrives via line 1 of a telephone network Voltage in the device according to the invention. The DC voltage component that is used for the message is irrelevant, is held back with the capacitor 2, so that only the alternating voltage component is used as a signal voltage Us for further processing got.
Das Mikrophon 3 in Fig. 1 ist innerhalb des Raumes in der Nähe des Fensters aufgestellt und nimmt die Störgeräusche, die vorwiegend aus dem Verkehrslärm kommen, auf. Die aus dem Mikrophonverstärker 4 kommende Spannung UM, die den aufgenommenen Störgeräuschen proportional-ist, gelangt über den Gleichrichter 5 und das den arithmetischen Mittelwert bildende Tiefpaßfilter 6 an den Eingang 8 des analogen Multiplizierers 7. Am Ausgang des Multiplizierers steht somit die Spannung Up an, die dem Produkt der am Eingang 8 anliegenden Spannung und der am Eingang 9 anliegenden Signalspannung proportional ist. Mit dem Operationsverstärker 10, der mit den 3 Widerständen R in an sich bekannter Weise zu einem Additionsverstärker zusammengeschaltet ist, werden die Spannungen U5 und Up addiert und wird UL erhalten.The microphone 3 in Fig. 1 is within the room near the Window and removes the background noise, which is mainly from the traffic noise come from. The voltage UM coming from the microphone amplifier 4, the recorded Noise is proportional-is passed through the rectifier 5 and the arithmetic Averaging low-pass filter 6 to input 8 of the analog multiplier 7. The voltage Up is thus present at the output of the multiplier, which corresponds to the product the voltage applied to input 8 and the signal voltage applied to input 9 is proportional. With the operational amplifier 10, which is connected to the 3 resistors R is interconnected in a manner known per se to form an addition amplifier, the voltages U5 and Up are added and UL is obtained.
Zuvor kann mit dem Potentiometer 11 die Spannung Up den örtlichen und individuellen Gegebenheiten entsprechend abgeschwächt werden. Die Spannung UL betreibt den Hörer 12, und zwar so, daß seine Lautstärke äe nach dem herrschenden Störpegel mehr oder weniger intensiv ist.Before this, the voltage Up can be used to match the local and individual circumstances are weakened accordingly. The voltage UL operates the listener 12 in such a way that its volume corresponds to the prevailing Noise level is more or less intense.
Das Mikrophon 3 der Einrichtung nach Fig. 2 nimmt neben den Störgeräuschen auch Anteile der vom Lautsprecher 20 abgestrahlten Geräusche auf. Diese von den Nutzgeräuschen stammenden Anteile werden vor Einleitung in den Multiplizierer 7 abgezogen. Dazu werden die Spannungen UM und UL mit den Gleichrichtern 21 bzw. 22 so gleichgerichtet, daß sie einander entgegengesetzte Polarität aufweisen; anschließend werden sie mit dem mit den Widerständen 24, 25 und 26 beschalteten Operationsverstärker 23 addiert - was wegen der entgegengesetzten Gleichrichtung einer Subtraktion gleichkommt. Der Widerstand 24 ist zur besseren Justierung als einstellbarer Widerstand ausgeführt. In der Rückkopplung des Operationsverstärkers 23 bewirkt der Kondensator 27 zusammen mit dem Widerstand 26 in an sich bekannter Weise die Bildung des zeitlichen Mittelwertes.The microphone 3 of the device according to FIG. 2 takes in addition to the background noise also proportions of the noise emitted by the loudspeaker 20. This from the Components originating from useful noises are introduced into the multiplier 7 deducted. For this purpose, the voltages UM and UL are supplied with the rectifiers 21 and 22, respectively rectified so that they have opposite polarity; afterward they are connected to the operational amplifier connected to resistors 24, 25 and 26 23 added - which is equivalent to a subtraction because of the opposite rectification. The resistor 24 is designed as an adjustable resistor for better adjustment. In the feedback of the operational amplifier 23, the capacitor 27 acts together with the resistor 26, in a manner known per se, the formation of the mean value over time.
Am Ausgang des Operationsverstärkers 23 steht somit die dem zeitlichen Mittelwert aus der Differenz zwischen der gleichgerichteten Spannung UM und der gleichgerichteten Spannung UL proportionale Spannung an, die in oben beschriebener Weise mit der Signalspannung US multipliziert usw.The output of the operational amplifier 23 is thus the time Average of the difference between the rectified voltage UM and the rectified voltage UL proportional to the voltage described in above Way multiplied by the signal voltage US, etc.
wird. Die Spannung UL wird vor Einleitung in den Lautsprecher-mittels Leistungsverstärkers 28 verstärkt.will. The voltage UL is before being introduced into the loudspeaker means Power amplifier 28 amplified.
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