DE3935051C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tonsteuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus der US-Druckschrift "Linear Databook 3", veröffentlicht von der National Semiconductor Corporation, USA 1987, Seiten 1-234 bis 1-248 bekannt.

Bei herkömmlichen Audiogeräten hat die Tonsteuerfunktion zwei Aufgaben zu erfüllen.

Die erste Aufgabe betrifft die Tatsache, daß bei Umwandlung eines von einem Aufzeichnungsmedium wiedergegebenen Signals in einen Ton ohne irgendwelche Kompensation der Ton, auf den ursprünglichen Ton bezogen, nur eine geringe Wiedergabetreue aufweist, da die auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Frequenzcharakteristik nicht flach ist, sondern einen spezifischen Verlauf aufweist. Die Frequenzübertragungscharakteristik für das Medium bei der Aufzeichnung, der Transmission und der Transformation muß daher kompensiert werden, um einen Ton mit hoher Wiedergabetreue zu erhalten. Die Kompensation erfolgt im allgemeinen bezüglich der Frequenzübertragungscharakteristik eines Lautsprechers oder eines akustischen Raums. Bei Eingrenzung der Kompensation auf diesen Aspekt ist es gewünscht, die Verstärkung von feinaufgeteilten Frequenzbändern unabhängig zu steuern, um eine flache Frequenzcharakteristik zu erhalten, beispielsweise für den komplizierten Frequenzgang, den ein Lautsprecher aufweist. Es sind dazu allgemein sogenannte graphische Entzerrer bekannt. Beim graphischen Entzerrer wird das Audiofrequenzband normalerweise in drei oder mehrere Bänder unterteilt, wobei deren jeweilige Verstärkungen unabhängig voneinander zwecks Durchführung der gewünschten Kompensation gesteuert werden.

Die zweite Aufgabe bezieht sich auf eine künstliche Tonsteuerung zur Änderung der Frequenzcharakteristik, um für niedrige Frequenzen einen volleren Ton zu erhalten oder um einen Klang mit stimuliertem Ton zu erzeugen, der angenehmer zu hören ist. Diese Art der Tonsteuerung erfordert normalerweise keine komplizierte Steuerung der Frequenzcharakteristik und wird mit Hilfe einer Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung durchgeführt, mit der sich der Audiofrequenzbereich grob in zwei Frequenzbänder mit hohen und niedrigen Bereichen unterteilen läßt, wobei die Steuerung separat für das niedrige und das hohe Frequenzband, so wie sie definiert sind, erfolgt, um Bässe und Höhen einzustellen.

Die Fig. 1 zeigt den Schaltungsaufbau des allgemein bekannten graphischen Entzerrers mit einem Operationsverstärker OP 1, einem Widerstand R 1, der zwischen einem Eingangsanschluß T 1 und einem nichtinvertierten Eingangsanschluß (nachfolgend als "+"-Eingangsanschluß bezeichnet) des Operationsverstärkers OP 1 liegt, variablen Widerständen VR 1 bis VR 5, die parallel zwischen dem "+"-Eingangsanschluß und einem invertierten Eingangsanschluß (nachfolgend als "-"-Eingangsanschluß bezeichnet) des Operationsverstärkers OP 1 liegen, und zwar mit ihren festen Widerstandszweigen, und mit Serienresonanzschaltungen RC 1 bis RC 5, von denen jede eine Spule, einen Kondensator und einen Widerstand enthält, die in Serie miteinander liegen, wobei jede Serienresonanzschaltung zwischen jeweils einem Gleitarm der variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 und Erde angeordnet ist. Die Serienresonanzschaltungen RC 1 bis RC 5 weisen jeweils eine Resonanzfrequenz von 100 Hz, 316 Hz, 1 kHz, 3,16 kHz und 10 kHz auf. Wie die Fig. 1 erkennen läßt, liegt ferner ein Rückkopplungswiderstand R 2 zwischen dem "-"-Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP 1 und einem Ausgangsanschluß T 2 des Operationsverstärkers OP 1.

Wird bei dieser Schaltung ein Audiosignal an den Eingangsanschluß T 1 gelegt, so lassen sich durch Einstellung der variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 die Verstärkungen der fünf Frequenzbänder, die Mittenfrequenzen von 100 Hz, 316 Hz, 1 kHz, 3,16 kHz und 10 kHz aufweisen, verändern, so daß ein Audiosignal erhalten wird, dessen Frequenzcharakteristik in Übereinstimmung mit den variierten Verstärkungen der Frequenzbänder steht. Dieses Audiosignal wird am Ausgangsanschluß T 2 des Operationsverstärkers OP 1 abgenommen. Wird der variable Widerstand so gesteuert, daß sein Widerstandswert an der "-"-Eingangsanschlußseite des Operationsverstärkers OP 1 kleiner ist als sein Widerstandswert an der "+"-Eingangsanschlußseite des Operationsverstärkers OP 1, so erhöht sich die Verstärkung für das entsprechende Frequenzband. Bei Einstellung des Widerstands in umgekehrter Richtung vermindert sich die Verstärkung für das entsprechende Frequenzband.

Ein in Fig. 3 gezeigtes Diagramm stellt die Änderung der Frequenzcharakteristik des graphischen Entzerrers nach Fig. 1 dar. Die Verstärkung für jedes Frequenzband läßt sich an der Mittenfrequenz eines jeden Bandes zwischen dem Maximum (12 dB) und dem Minimum (-12 dB) verändern.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer konventionellen Bässen/Höhen-Tonsteuerschaltung nach dem allgemeinen Stand der Technik. Diese Tonsteuerschaltung enthält eine Eingangsklemme T 3, eine Ausgangsklemme T 4, einen Operationsverstärker OP 2, zwei Widerstände R 3, R 4, drei Kondensatoren C 1, C 2, C 3, einen variablen Widerstand VR 6 zur Steuerung der Bässe und einen variablen Widerstand VR 7 zur Steuerung der Höhen.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird die Verstärkung des niedrigen Frequenzbandes eines Audioeingangssignals, das der Eingangsklemme T 3 zugeführt wird, durch Einstellung des variablen Widerstands VR 6, der für die Baßsteuerung vorgesehen ist, verändert, während die Verstärkung des hohen Frequenzbandes des Audioeingangssignals durch Einstellung des variablen Widerstands VR 7 für die Höhensteuerung verändert wird, so daß letztlich am Ausgangsanschluß T 4 des Operationsverstärkers OP 2 ein Audioausgangssignal erhalten wird, dessen Ton in Übereinstimmung mit diesen Verstärkungen steht.

Ein in Fig. 4 dargestelltes Diagramm zeigt die Änderungen einer typischen Frequenzcharakteristik der Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung nach Fig. 2. Dabei ist sowohl die Verstärkung im hohen Frequenzband als auch die im niedrigen Frequenzband von maximal 12 dB bis minimal -12 dB an der oberen und unteren Seite von 1 kHz einstellbar.

Aus der eingangs genannten Druckschrift ist ein graphischer Entzerrer bekannt, der sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß elektronisch variable Widerstände anstelle der variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 verwendet werden. Ein Schaltungsdiagramm eines solchen graphischen Entzerrers mit elektronisch veränderbaren Widerständen ist in Fig. 5 dargestellt. Der Entzerrer nach Fig. 5 enthält einen Manipulatoreingangsabschnitt 1, der extern über Tasteneingaben manipulierbar ist, um Verstärkungspegel für jedes von fünf Frequenzbändern herauf- oder herunterzusetzen, die Mittenfrequenzen von 100 Hz, 316 Hz, 1 kHz, 3,16 kHz und 10 kHz aufweisen. Ferner enthält der graphische Entzerrer nach Fig. 5 eine digitale Prozessoreinheit 2, die herkömmlicherweise ein Mikrocomputer ist, und eine Einrichtung 3 zur elektronischen Widerstandsveränderung für jedes der fünf Frequenzbänder, wobei sich die Widerstände der Einrichtungen 3 in Übereinstimmung mit einem Befehl vom Mikrocomputer 3 verändern lassen. Die Einrichtung zur elektronischen Widerstandsveränderung enthält eine Interfaceschaltung 4 und eine Einheit 5 zur elektronischen Widerstandsveränderung. Die Einheit 5 weist unter anderem ein Feld von Widerständen und ein Feld von elektronischen Schaltern auf, wobei jeder elektronische Schalter mit jedem Übergang des Widerstandsfeldes verbindbar ist, und zwar über Ausgänge von der Interfaceschaltung 4.

Mit Hilfe einer Herauf/Herunter-Tastenfeldeingabe im Manipulatoreingangsabschnitt 1 läßt sich bei gültiger Eingabe die Verstärkung im entsprechenden Band um +2 dB oder um -2 dB variieren. Die digitale Prozessoreinheit 2 scannt den Manipulatoreingangsabschnitt 1 fortwährend ab, um zu prüfen, ob das Tastenfeld betätigt worden ist. Wird detektiert, daß bezüglich eines ausgewählten Bandes bei einer Tastenfeldoperation eine Herauf-Taste (oder Herunter-Taste) betätigt worden ist, so schaltet die digitale Prozessoreinheit 2 elektronische Schalter in Übereinstimmung mit der Größe der geforderten Veränderung in der Einrichtung 5 zur elektronischen Widerstandsveränderung ein und addiert +2 dB (oder -2 dB) zu den momentan eingestellten Verstärkungsdaten in einem Speicher für das ausgewählte Band hinzu, so daß neue Verstärkungseinstelldaten zur Interfaceschaltung 4 übertragen werden, und zwar in Übereinstimmung mit einem Protokoll. Es ist ersichtlich, daß die elektronischen Schalter, die eingeschaltet worden sind, nach dem Einschalten im oben beschriebenen Betrieb wieder in den Ausschaltzustand gebracht werden sollten. Die digitale Prozessoreinheit 4 ist so ausgebildet, daß eine Tastenfeldeingabe ungültig ist, die eine Änderung der Verstärkung über +12 dB oder -12 dB hinaus bewirken würde.

Dieser graphische Entzerrer weist die Eigenschaft auf, daß bei einer erhöhten Anzahl unterteilter Frequenzbänder die Frequenzcharakteristik nach Kompensation flacher wird, jedoch werden mehr Tastenfeld-Eingabeoperationen zur Erhöhung oder Verminderung der Verstärkung über weite Frequenzbänder benötigt, wie dies bei der Tonsteuerung erforderlich ist.

Andererseits ist bei einer Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung, die höchstens zwei Frequenzbänder im Audiofrequenzbereich fordert, eine sehr schnelle Eingabeoperation möglich, da nur wenige Manipulationen im Eingangsabschnitt für die Tonsteuerung durchgeführt werden müssen. Aufgrund der Tatsache, daß die Verstärkung bei der Tonsteuerung über weite Frequenzbänder variiert, ist es ferner sehr wahrscheinlich, daß starke Spektren an Stimmen, Musik und dergleichen, innerhalb dieser Frequenzbänder auftreten. Die Größe eines Eingangs am Eingangsabschnitt läßt sich daher leicht durch Überwachung der Töne während der Eingabeoperation detektieren, was zu sehr kleinen Fehlern bei der Bestimmung der Eingangsgröße führt, und zwar im Vergleich zum graphischen Entzerrer, bei dem es zu Fehlentscheidungen kommen kann. Allerdings lassen sich auch bei dieser Art von Tonsteuerung tiefe Einschnitte und Spitzen in der Frequenzcharakteristik des Lautsprechers meistens nicht befriedigend kompensieren.

Bei herkömmlichen Tonsteuereinrichtungen führen also feinunterteilte Frequenzbänder zu einer schlechten Manipulierbarkeit, während grobunterteilte Frequenzbänder nur zu einer ungenügenden Kompensation der Frequenzcharakteristik führen. Insbesondere bei Autoradios ist es jedoch erforderlich, einen hohen Grad an Kompensationfähigkeit wegen der besonderen akustischen Umgebungsbedingungen zu erzielen und gleichzeitig einfachste Bedienbarkeit unter dem Sicherheitsaspekt vorzusehen. Eine Tonsteuereinrichtung, die diesen Anforderungen genügt, müßte nicht nur eine Tonkompensationskapazität für sehr viele Frequenzbänder aufweisen, wie dies beim graphischen Entzerrer der Fall ist, sondern auch hinsichtlich der Tonsteuerung so manipulierbar wie die Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung sein. Bei der Tonsteuereinrichtung der genannten Art besteht das Problem, daß der Manipulationseingangsabschnitt aufgrund der vielen Schalter und Hebel, die nicht immer benötigt werden, relativ kompliziert aufgebaut ist, und daß aufgrund der Installation zweier Arten von Schaltungen für die Tonsteuerung der Schaltungsumfang relativ groß ist. Die Bedienung des Manipulationseingangsabschnitts des graphischen Entzerrers mit dem Ziel, die Kompensation so durchzuführen, daß die mit Hilfe der Bässe/Höhen-Tonsteuerung auf den gewünschten Ton eingestellte Frequenzcharakteristik wieder eine flache Charakteristik ist, ist also ausgesprochen kompliziert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zu überwinden und eine Tonsteuereinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sich einerseits eine Feinkompensation der Frequenzcharakteristik wie beim graphischen Entzerrer durchführen läßt, und die sich andererseits bei der Tonsteuerung in einfacher Weise wie die Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung bedienen läßt, und zwar durch Einsatz entsprechender Schaltungen gemeinsam für beide Steuerungen ohne Erhöhung des Schaltungsumfangs.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der Audiofrequenzbereich zunächst in N- und M-Bänder unterteilt, wobei M < N ist. Mit Hilfe einer ersten Manipulatoreingabeeinrichtung wird eine erste Manipulatoreingabe für jedes Band der N-Bänder erzeugt. Ferner wird mit Hilfe einer zweiten Manipulatoreingabeeinrichtung für jedes Band der M-Bänder eine zweite Manipulatoreingabe erzeugt. Mit Hilfe einer Umwandlungseinrichtung wird die zweite Manipulatoreingabe in Bewertungs- bzw. Gewichtungswerte für jedes Band der N-Bänder umgewandelt, um die jeweilige Verstärkung dieser Bänder vergrößern oder verkleinern zu können. Sodann wird mit Hilfe einer Verstärkungseinstelleinrichtung die Verstärkung für jedes Band der N-Bänder eingestellt, und zwar in Übereinstimmung mit der Größe der ersten Manipulatoreingabe und der bewerteten bzw. gewichteten Verstärkung. Dadurch lassen sich veränderbare Widerstandswerte einer elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtung einstellen, um auf diese Weise jeweils die eingestellten Verstärkungen zu erhalten.

Da die zweite Manipulatoreingabe in die Bewertungs- bzw. Gewichtungswerte umgewandelt wird, die jedem Band der N-Bänder zwecks Erhöhung oder Absenkung der Verstärkung zugeordnet werden, lassen sich die Verstärkungseinstelldaten für jedes Band der N-Bänder unmittelbar anhand der ersten Manipulatoreingabe und der gewichteten Verstärkung erhalten, die durch Umwandlung aus der zweiten Manipulatoreingabe gebildet worden ist, um die jeweilige Verstärkung einzustellen. Die variablen Widerstände in der elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtung können somit direkt in Übereinstimmung mit den Verstärkungseinstelldaten angesteuert bzw. eingestellt werden.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen graphischen Entzerrers,

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer herkömmlichen Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltung,

Fig. 3 die Frequenzcharakteristik der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 4 die Frequenzcharakteristik der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zur elektronischen Veränderung von Widerständen in einem herkömmlichen graphischen Entzerrer,

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zur elektronischen Veränderung von Widerständen in einer Tonsteuereinrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der digitalen Prozessoreinheit im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Frequenzcharakteristik einer Bässe/Höhen-Tonsteuereinrichtung,

Fig. 9a bis 9e Diagramme zur Erläuterung von Änderungen in der Frequenzcharakteristik der Schaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der digitalen Prozessoreinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zur elektronischen Veränderung der Widerstände einer Tonsteuereinrichtung in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, und

Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der digitalen Prozessoreinheit im dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung gemäß Fig. 6.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Die Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm von elektronisch veränderbaren Widerständen, das einen Hauptteil der Tonsteuereinrichtung nach der Erfindung bildet. Die Ziffern 1 und 3 bis 5 bezeichnen gleiche Elemente wie beim herkömmlichen graphischen Entzerrer gemäß Fig. 5. Im Manipulatoreingangsabschnitt befinden sich Herauf-Tasten U 11 bis U 15 und Herab-Tasten D 11 bis D 15, wobei jeweils eine Herauf-Taste und eine Herab-Taste zu einem Paar zusammengefaßt sind. Die miteinander verbundenen Tastenanschlüsse eines Paares sind geerdet, während die jeweils freien Enden der miteinander verbundenen Tasten mit entsprechenden Eingängen der digitalen Prozessoreinheit 2a verbunden sind, die z. B. ein Mikrocomputer sein kann. Die digitale Prozessoreinheit 2a arbeitet in Übereinstimmung mit dem in Fig. 7 gezeigten Flußdiagramm und ist mit entsprechenden Interfaceeinheiten 4 verbunden, die sich jeweils in den Einrichtungen 3 befinden, in denen auch die elektronisch veränderbaren Widerstände 5 angeordnet sind. Die Einrichtungen 3 dienen zur Bildung von fünf Frequenzbändern, die jeweils Mittenfrequenzen von 100 Hz, 316 Hz, 1 kHz, 3,16 kHz und 10 kHz aufweisen. Die digitale Prozessoreinheit 2a ist über ihre Ausgangsanschlüsse mit diesen Einrichtungen 3 verbunden. Jede Einrichtung 3 zur elektronischen Widerstandsveränderung enthält eine Interfaceeinheit 4 und eine elektronisch veränderbare Widerstandseinrichtung 5. Die elektronisch veränderbare Widerstandseinrichtung 5 enthält ihrerseits ein Widerstandsfeld 5a von zwölf in Serie geschalteten Festwiderständen, von denen jeder einen Widerstandswert aufweist, durch den sich die Verstärkung um 2 dB verändern läßt. Ferner befindet sich in jeder elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtung 5 ein Schalterfeld 5b von dreizehn elektronischen Schaltern, die über Ausgänge von der Interfaceeinheit 4 ansteuerbar sind. Jeweils ein Ende eines Festwertwiderstands ist über einen der Schalter mit einer für alle Schalter gemeinsamen Leitung verbunden. Ein Bässe-Herauf/Herab-Eingangsabschnitt enthält eine Herauf-Taste U 6 und eine Herab-Taste D 6, um Befehle zum Erhöhen oder Absenken der Verstärkung in einem niedrigen Frequenzbereich zu erzeugen. Dagegen enthält ein Höhen-Herauf/Herab-Eingangsabschnitt 7 eine Herauf-Taste U 7 und eine Herab-Taste D 7, um Befehle zum Erhöhen oder Absenken der Verstärkung in einem höheren Frequenzbereich zu erzeugen. Diese Herauf-Tasten U 6, U 7 und Herab-Tasten D 6, D 7 sind jeweils mit einem Ende auf Erde gelegt und mit ihrem anderen Ende mit jeweils einem Eingang der digitalen Prozessoreinheit 2a verbunden. Die Einrichtungen 3 zur elektronischen Widerstandsveränderung ersetzen die variablen Widerstände VR 1 bis VR 5 in der herkömmlichen Schaltung gemäß Fig. 1. Beide Enden eines jeden Widerstandsfeldes 5a sind daher jeweils mit dem "+"- und "-"-Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP 1 verbunden, während der gemeinsame Anschluß im jeweiligen elektronischen Schalterfeld 5b mit dem jeweiligen Ende der zugehörigen Resonanzschaltungen RC 1 bis RC 5 verbunden ist.

Der Betrieb der Tonsteuereinrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 näher beschrieben. Dabei sei angenommen, daß jeder der nachfolgend beschriebenen Schritte für jedes der insgesamt fünf Bänder erfolgt.

Im Schritt 101 wird eine Manipulatoreingabe detektiert, und zwar durch Abtasten des Manipulatoreingangsabschnitts 1, des Bässe-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 6 und des Höhen-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 7. Im Schritt 102 wird ein neuer Manipulatoreingangswert für den Nten graphischen Entzerrer im Register R 1 N gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren des neuen Manipulatoreingangswerts, der durch Scannen des Manipulatoreingangsabschnitts 1 erhalten worden ist, zum entsprechenden momentanen Inhalt [R 1 N], der im Nten Bandregister [R 1 N] gespeichert ist, wobei "N" die Werte 1, 2, . . ., 5 annehmen kann, und zwar vom unteren Band der durch Unterteilung erhaltenen Bänder, die jeweils Mittenfrequenzen von 100 Hz, 316 Hz, 1 kHz, 3,16 kHz und 10 kHz aufweisen. Im Schritt 103 wird ein neuer Bässe-Manipulatoreingangswert im Register R 21 gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren eines neuen Manipulatoreingangswerts, der durch Scannen des Bässe-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 6 erhalten worden ist, zum Bässe-Manipulatoreingangswert [R 21], der im Register R 21 gespeichert ist. In ähnlicher Weise wird ein neuer Höhen-Manipulatoreingangswert im Register R 22 gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren eines neuen Manipulatoreingangswerts, der durch Scannen des Höhen-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 7 detektiert worden ist, zum Inhalt [R 22], der im Register R 22 gespeichert ist. In Fig. 7 bezeichnen R 2 M die jeweiligen Register (mit M = 1, 2) und [R 2 M] den jeweiligen Inhalt des Registers. Im Schritt 104 werden die erneuerten Daten [R 2 M] zweier Bänder von höheren und niedrigen Bändern im Register R 3 N gespeichert, nachdem sie in Bewertungswerte (Gewichtungswerte) zur Veränderung der Verstärkung der fünf Bänder umgewandelt worden sind. Mit anderen Worten wird eine Änderungsgröße x dB für den Baßton umgewandelt in x dB für die Bänder mit Mittenfrequenzen von 100 Hz und 316 Hz. In ähnlicher Weise wird eine Änderungsgröße y dB für Höhentöne umgewandelt in y dB für Bänder mit Mittenfrequenzen von 3,16 kHz und 10 kHz. Die Frequenzcharakteristika für die Änderungen der Bässe/Höhen-Tonsteuerung, die durch diese Annäherung erhalten werden, sind in Fig. 8 dargestellt.

Weiterhin werden im Flußdiagramm nach Fig. 7 gemäß Schritt 105 der Manipulatoreingangswert [R 1 N] für das Nte Band und der zugeordnete umgewandelte Bewertungswert [R 3 N] miteinander addiert, wobei das Ergebnis in einem Register R 0 N gespeichert wird, und zwar als Verstärkungseinstelldaten für das Nte Band (mit N = 1 bis 5). Schließlich wird im Schritt 106 der Verstärkungseinstellwert für das Nte Band, der durch den Inhalt [R 0 N] des Registers R 0 N gebildet wird, zu der den Widerstand elektronisch verändernden Einrichtung 3 übertragen, die dem Nten Band zugeordnet ist. Das Programm springt dann zum Anfangsschritt zurück, so daß die Schritte 101 bis 106 erneut durchlaufen werden.

Jede Einrichtung 3 zur elektronischen Widerstandsveränderung empfängt die Verstärkungseinstelldaten für das zugeordnete Band über die Interfaceeinheit 4, wobei über den Ausgang der Interfaceeinheit 4 nur ein elektronischer Schalter im elektronischen Schalterarray 5b eingeschaltet wird, um eine Verstärkung einzustellen, die in Übereinstimmung mit den empfangenen Verstärkungseinstelldaten steht.

Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung führt eine Manipulation bzw. Betätigung irgendeiner der Herauf-Tasten U 11 bis U 15, U 5 und U 7 zu einer Erhöhung der Verstärkung um +2 dB, während eine Manipulation bzw. Betätigung irgendeiner der Herunter-Tasten D 11 bis D 15, D 6 und D 7 zu einer Verminderung der Verstärkung um -2 dB führt. Durch wiederholte Betätigung einer Herauf- oder Herunter-Taste läßt sich daher die Verstärkung des Bandes, zu dem die Manipulatortaste gehört, in Übereinstimmung mit der Häufigkeit der Betätigung dieser Taste verändern. Allerdings gibt es eine Grenze für die Verstärkungseinstelldaten. Sie dürfen den variablen Verstärkungsbereich von -12 dB bis +12 dB nicht verlassen, wie bereits erwähnt. Die Verstärkungseinstelldaten sollten daher in entsprechender Weise begrenzt werden.

Im nachfolgenden werden Ergebnisse der Tonsteuerung in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die in Fig. 9 dargestellten Diagramme im einzelnen erläutert. Die Fig. 9a zeigt eine Frequenzcharakteristik für den Fall, bei dem keine Tonsteuerung bei der Übertragung von Signalen von einer Musikquelle zu einem Lautsprecher-Audioausgang erfolgt. Fig. 9b illustriert die Eingangscharakteristik für die graphische Entzerrung, die dazu dient, die rauhe Frequenzcharakteristik nach Fig. 9a abzuflachen bzw. zu glätten. In Fig. 9c ist die kompensierte Frequenzcharakteristik gezeigt, die durch Kompensation der Frequenzcharakteristik von Fig. 9a mit Hilfe der graphischen Entzerrung nach Fig. 9b erhalten wird. Die gebrochene Linie in Fig. 9c zeigt die ursprüngliche Frequenzcharakteristik von Fig. 9a. Eine Eingangscharakteristik für die Bässe/Höhen-Tonsteuerung zur Erzielung gefälligerer Töne ist in Fig. 9d dargestellt. Dagegen zeigt die Fig. 9e die modifizierte Frequenzcharakteristik in Form eines akustischen Ausgangs, der durch Modifizierung der Frequenzcharakteristik von Fig. 9c durch die Bässe/Höhen-Tonsteuerung nach Fig. 9d erhalten wird. Die gebrochene Linie in Fig. 9e zeigt die Frequenzcharakteristik von Fig. 9c.

Im nachfolgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel weist eine ähnliche Hardware-Struktur wie das erste Ausführungsbeispiel auf und unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die digitale Prozessoreinheit die Schritte in Übereinstimmung mit dem in Fig. 10 gezeigten Flußdiagramm durchführt.

Die Beschreibung des Flußdiagramms nach Fig. 10 erfolgt unter der Annahme, daß dieselben Schritte für jedes Band der insgesamt fünf Bänder durchgeführt werden. Zunächst wird im Schritt 201 ein Manipulatoreingang durch Scannen bzw. Abtasten detektiert. Im Schritt 202 wird ein neuer graphischer Entzerrereingangswert in einem Register R 1 N gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzufügen eines neu detektierten Manipulatoreingangswerts des Nten Bandes zum Inhalt [R 1 N], der im Nten Bandregister R 1 N gespeichert ist (N nimmt Werte von 1 bis 5 an). Im Schritt 203 wird der erneuerte graphische Entzerrereingangswert daraufhin überprüft, ob der neue graphische Entzerrereingangswert [R 1 N] innerhalb eines Verstärkungsbereichs von -6 dB - +6 dB liegt oder nicht. Liegt der Wert innerhalb des Verstärkungsbereichs von -6 dB - +6 dB, so wird der Wert unverändert aufrechterhalten. Liegt der Wert jedoch oberhalb von +6 dB oder unterhalb von -6 dB, so wird der Wert auf +6 dB oder -6 dB jeweils beschränkt und im Register R 1 N als revidierter Wert gespeichert. Im Schritt 204 erfolgen die Erneuerung des Bässe-Manipulatoreingangswerts und des Höhen-Manipulatoreingangswerts durch Hinzuaddieren neuer Bässe/Höhen-Manipulatoreingänge zu den Inhalten [R 2 M], die in den Registern R 2 M jeweils gespeichert sind (mit M = 1, 2). Nachfolgend werden in Schritt 205 die Inhalte [R 2 M] der Register R 2 M in Bewertungswerte (Gewichtungswerte) für die Veränderung der Verstärkung in jedem Band umgewandelt, wobei die umgewandelten Bewertungswerte im jeweiligen Bandregister R 3 N gespeichert werden. Im Schritt 206 werden die gespeicherten und umgewandelten Bewertungswerte [R 3 N] daraufhin überprüft, ob der Inhalt [R 3 N] innerhalb eines Verstärkungsbereichs von -6 dB - +6 dB liegt oder nicht. Befindet sich der Inhalt [R 3 N] innerhalb dieses Bereichs, so bleibt er unverändert. Liegt der Inhalt [R 3 N] jedoch oberhalb von +6 dB oder unterhalb von -6 dB, so wird er jeweils auf +6 dB oder -6 dB beschränkt und in den entsprechenden Registern R 3 N gespeichert (mit N = 1 bis 5). Im Schritt 207 werden die Verstärkungseinstelldaten für das Nte Band im Register R 0 N gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren des graphischen Entzerrereingangswerts [R 1 N], der dem Nten Band zugeordnet ist, zum umgewandelten Bewertungswert [R 3 N] für dasselbe Band. Im Schritt 208 werden die Verstärkungseinstelldaten [R 0 N], die den Inhalt des Registers R 0 N bilden, zum Einstellen der Verstärkung eines jeden Bandes übertragen. Nach Durchführung des Schritts 208 springt das Programm zurück zum Anfangsschritt 201, so daß die Schritte 201 bis 208 wiederholt durchlaufen werden.

In Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schritte 203 und 206 zur Begrenzung der beiden Eingangswerte zusätzlich vorhanden, da dann, wenn der graphische Entzerrereingangswert oder der Bässe/Höhen-Eingangswert den ganzen oder im wesentlichen den ganzen variablen Bereich von +12 dB abdecken, der jeweils andere nicht innerhalb dieses Bereichs verändert werden darf.

Die Fig. 11 zeigt eine elektronisch veränderbare Widerstandseinheit, die einen Hauptteil des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung ausmacht. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß anstelle des Mikrocomputers 2a ein Mikrocomputer 2b vorhanden ist, der Schritte in Übereinstimmung mit dem in Fig. 12 gezeigten Flußdiagramm ausführt, daß anstelle des Bässe-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 6 und des Höhen-Herauf/Herunter-Eingangsabschnitts 7 ein Betriebsartschalter 8 mit dem Eingangstor des Mikrocomputers 2b verbunden ist, um eine Eingangsbetriebsart für eine graphische Entzerrereinstellung oder eine Eingangsbetriebsart für eine Bässe/Höhen-Einstellung auszuwählen, daß eine Herauf-Taste U 11 und eine Herunter-Taste D 11 für das Band mit einer Mittenfrequenz von 100 Hz auch als Herauf-Taste und Herunter-Taste für die Baßtonsteuerung verwendet werden und daß in ähnlicher Weise eine Herauf-Taste U 12 und eine Herunter-Taste D 12 für das Band mit einer Mittenfrequenz von 316 Hz auch als Herauf-Taste und Herunter-Taste für die Höhentonsteuerung verwendet werden. Ansonsten gleicht die Schaltung derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 6, wobei die Bezugszeichen 1 und 3 bis 5 jeweils gleiche Elemente bezeichnen.

Der Betrieb des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 näher beschrieben. Die Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, nach dem der Mikrocomputer des dritten Ausführungsbeispiels arbeitet. Im Schritt 301 wird eine Manipulatoreingabe durch Scannen des Manipulatoreingangsabschnitts 1 detektiert. Im Schritt 302 wird eine Betriebsart bezüglich der detektierten Eingabe daraufhin geprüft, ob es sich um eine Graphik-Manipulatoreingangsbetriebsart (Betriebsart 1) oder eine Bässe/Höhen-Manipulatoreingangsbetriebsart (Betriebsart 2) handelt, indem ermittelt wird, ob der Schalter 8 seine EIN-Position (für Betriebsart 1) oder seine AUS-Position (für Betriebsart 2) einnimmt. Ist die ermittelte Betriebsart die Betriebsart 1, so wird ein Graphik-Entzerrereingangswert im Nten Bandregister R 1 N im Schritt 303 gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren des neu detektierten Manipulatoreingangswerts des Nten Bandes zum letzten Inhalt [R 1 N], der im Nten Bandregister R 1 N gespeichert ist. Im Schritt 304 wird der neue Inhalt [R 1 N] im Register R 1 N in das Register R 0 N übertragen, und zwar als Verstärkungseinstelldaten. Sodann werden im Schritt 305 die im Nten Bandregister R 0 N gespeicherten Verstärkungseinstelldaten [R 0 N] zur elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtung 3 für das Nte Band übertragen, wobei nur ein Schalter des elektronischen Schalterfeldes 5b über die Interfaceeinheit 4 eingeschaltet wird, um die Verstärkung in Übereinstimmung mit den Verstärkungseinstelldaten [R 0 N] einzustellen. Nach Durchführung des Schritts 305 springt das Programm zurück zum Ausgangsschritt 301.

Wird andererseits die Betriebsart 2 ermittelt, so werden Bässe/Höhen-Eingangswerte im jeweiligen Register R 2M gespeichert, und zwar nach Erneuerung durch Hinzuaddieren des neu detektierten Bässe/Höhen-Manipulatoreingangswerts zu den jeweiligen Inhalten [R 2 M], die in den Registern R 2 M gespeichert sind (mit M = 1, 2). Im Schritt 307 werden die in den Registern R 2 M gespeicherten Inhalte [R 2 M] in Bewertungswerte (Gewichtungswerte) zur Veränderung der Verstärkung eines jeden Bandes umgewandelt, wobei die umgewandelten Bewertungswerte in den jeweiligen Registern R 3 M gespeichert werden. Im Schritt 308 werden Verstärkungseinstelldaten im Register R 0 N als Verstärkungseinstelldaten [R 0 N] für das Nte Band gespeichert, die dadurch gebildet werden, daß der im Nten Bandregister R 1 N gespeicherte Graphik-Entzerrereingangswert [R 1 N] zum umgewandelten Bewertungswert [R 3 N] hinzuaddiert wird, der im Nten Bandregister R 3 N gespeichert ist. Im Schritt 309 wird der im Register R 0 N gespeicherte Inhalt [R 0 N], der die Verstärkungseinstelldaten bildet, zur elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtung 3 für das Nte Band übertragen, um die Verstärkung in Übereinstimmung mit den Verstärkungseinstelldaten [R 0 N] einzustellen. Nach Durchführung des Schrittes 309 springt das Programm zurück zum Ausgangsschritt 301, so daß die Schritte 301 bis 309 wiederholt werden.

Im Vorangegangenen wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben. Insbesondere wurden Fünf-Band-Graphikentzerrer- und Bässe/Höhen-Tonsteuereinrichtungen diskutiert. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Tonsteuerung kann sich auch auf drei oder mehr Bänder sowie auf die Bässe/Höhen-Steuerung beziehen (wobei die Anzahl der Bänder kleiner sein sollte als die beim graphischen Entzerrer). Auch kann eines der Tonsteuerbänder so ausgebildet sein, daß es eine identische Frequenzcharakteristik bezüglich eines Frequenzbandes des Fünf-Band-Graphikentzerrers besitzt.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung läßt sich der Eingangsabschnitt leicht manipulieren bzw. verstellen, so daß der Schaltungsumfang für den genannten Zweck nicht vergrößert zu werden braucht. Dies führt nicht nur zu ökonomischen Vorteilen, sondern löst auch die Probleme, die beim Stand der Technik durch Unterteilung des Audiofrequenzbandes in eine Anzahl von Bändern für den graphischen Entzerrer und die Bässe/Höhen-Tonsteuerschaltungen hervorgerufen werden.

Ferner kann bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen auch dafür gesorgt werden, daß sich die bisher durch einen Bediener eingegebenen Frequenzcharakteristika auch semipermanent in der digitalen Verarbeitungseinrichtung speichern lassen, so daß die Verstärkungseinstellung für jedes Band auch durch Auslesen einer spezifischen Frequenzcharakteristik aus der digitalen Prozessoreinheit unter Verwendung eines Auslesebefehls erfolgen kann.

Darüber hinaus läßt sich auch eine Mehrzahl von Frequenzcharakteristika von vornherein durch nichtflüchtige Speicher oder Leitungsverbindungen speichern, wobei die Verstärkungseinstellung für jedes Band durch Auslesen einer spezifischen Frequenzcharakteristik aus den Speichern erfolgt, und zwar unter Verwendung eines Auslesebefehls, wie bereits oben beschrieben.

Claims (16)

1. Tonsteuereinrichtung mit

• - einer ersten Manipulatoreingabeeinrichtung (1) für erste Manipulatoreingaben zum Einstellen einer Verstärkung eines jeden Bandes nach Unterteilung des Audiofrequenzbandes in N Bänder,
• - einer Mehrzahl von Speichern zur Speicherung der mit Hilfe der ersten Manipulatoreingabeeinrichtung (1) eingegebenen ersten Manipulatoreingaben nach deren Umwandlung in digitale Werte, und
• - einer Mehrzahl von elektronisch veränderbaren Widerstandseinrichtungen (3) zur Veränderung des jeweiligen Widerstands in Übereinstimmung mit Verstärkungseinstelldaten für jedes Band der N Bänder,
  um eine Tonsteuerung eines Audiosignals auf der Grundlage von Frequenzcharakteristika durchzuführen, die in Übereinstimmung mit den Verstärkungseinstelldaten stehen, welche für jedes Band der N Bänder zugeführt werden,

gekennzeichnet durch

• - eine zweite Manipulatoreingabeeinrichtung (6, 7) für zweite Manipulatoreingaben zum Einstellen einer Verstärkung für jedes Band nach Unterteilung des Audiofrequenzbandes in eine Mehrzahl von M Bändern, wobei M kleiner N ist,
• - eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der durch die zweite Manipulatoreingabeeinrichtung (6, 7) eingegebenen zweiten Manipulatoreingaben in umgewandelte Bewertungswerte für jedes Band der N Bänder, und
• - eine Verstärkungseinstelleinrichtung zur Einstellung einer Verstärkung in jedem Band der N Bänder in Übereinstimmung mit den umgewandelten Bewertungsdaten und den ersten Manipulatoreingaben, die in den ersten Speichern gespeichert sind.

2. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Manipulatoreingabeeinrichtung (1) zur graphischen Entzerrung dient.

3. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Manipulatoreingabeeinrichtung (6, 7) zur Bässe/Höhen-Tonsteuerung dient.

4. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Manipulatoreingaben jeweils zur Erneuerung zu den momentan gespeicherten Eingabewerten hinzuaddiert werden.

5. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Manipulatoreingaben jeweils zur Erneuerung zu den momentan gespeicherten Eingabewerten hinzuaddiert werden.

6. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erneuerten ersten Manipulatoreingabewerte so begrenzt werden, daß sie innerhalb eines vorbestimmten Verstärkungsbereichs liegen.

7. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erneuerten zweiten Manipulatoreingabewerte so begrenzt werden, daß sie innerhalb eines vorbestimmten Verstärkungsbereichs liegen.

8. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Betriebsartenunterscheidungsschalter (8) zum Unterscheiden der ersten und zweiten Manipulatoreingaben.

9. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter zur gemeinsamen Eingabe der ersten Manipulatoreingaben für bestimmte Bänder und der zweiten Manipulatoreingaben für die M Bänder verwendet werden.

10. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die N Bänder fünf Bänder mit Mittenfrequenzen von 100 Hz; 316 Hz; 1 kHz; 3,16 kHz und 10 kHz sind.

11. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die M Bänder (M < N) Bässe/Höhen-Bänder sind.

12. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die M Bänder (M < N) drei oder mehr Bänder und keine Bässe/Höhen-Bänder sind.

13. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eines der M Bänder so gewählt ist, daß seine Frequenzcharakteristik mit derjenigen eines Bandes der N Bänder identisch ist.

14. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe der ersten Manipulatoreingabeeinrichtung (1) eingegebenen Frequenzcharakteristika in der Verstärkungseinstelleinrichtung zur diskreten Verstärkungseinstellung semi-permanent gespeichert sind.

15. Tonsteuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lieferung einer Mehrzahl von Frequenzcharakteristika durch Verwendung nichtflüchtiger Speicher oder Leitungsverbindungen zur diskreten Verstärkungseinstellung in der Verstärkungseinstelleinrichtung.