DE4013398A1 - Mobile schallwiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Schallwiedergabevorrichtung und insbesondere eine mobile Schallwiedergabevorrichtung zum Einbau in Kraftfahrzeugen, mit der sowohl an der Position des Fahrersitzes als auch an der Position des Beifahrersitzes optimale Schallfelder erzeugt werden können.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht gezeigt, um den entsprechenden Stand der Technik zu erläutern. Wie in Fig. 1(1) gezeigt, ist bei einer herkömmlichen mobilen Schallwiedergabevorrichtung in einer Fahrgastzelle 101 ein Lautsprecher sr für den rechten Kanal an der vorderen rechten Position des Fahrersitzes 102 angeordnet, während ein Lautsprecher sl für den linken Kanal an der vorderen linken Position des Beifahrersitzes 103 angeordnet ist. Diese Lautsprecher sl und sr sind beispielsweise in einem Armaturenbett 104 eingebaut.

Wenn, wie in Fig. 1(2) gezeigt, von den Lautsprechern sl und sr Schallwellen gleicher Lautstärke abgegeben werden, ist die Schallenergieverteilung bezüglich des Hörsinnes des Fahrers 105 zwischen den linken und rechten Lautsprechern sl und sr nicht gleichmäßig; die Verteilung ist vielmehr zum Lautsprecher sr verschoben, der sich näher beim Fahrer 105 befindet.

Folglich ist die Position der virtuellen Schallquelle 107, die vom Fahrer 105 in der mit l 111 bezeichneten Vorwärtsrichtung, lokalisiert werden sollte, zur Seite des Lautsprechers sr verschoben. Das gleiche Problem tritt bezüglich des Beifahrersitzes 103 auf.

Im begrenzten Raum einer Fahrgastzelle 101 und unter Berücksichtigung der Beschränkungen für die Befestigungspositionen der Lautsprecher sl und sr beträgt der durch das Bezugszeichen R 111 bezeichnete Ausbreitungswinkel weniger als 30°; erst bei diesem Winkel ist aber die Ausbildung eines idealen Schallfeldes möglich.

In den mobilen Schallwiedergabevorrichtungen des Standes der Technik ist also die Lokalisierungsrichtung des Schallfeldes so verschoben, daß ein asymmetrisches Schallfeld ausgebildet wird, weshalb eine Schallwiedergabe mit voller Präsenz nicht verwirklicht werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte mobile Schallwiedergabevorrichtung zu schaffen, mit der die obengenannten Probleme gelöst werden können und insbesondere ein weit ausgedehntes, symmetrisches Schallfeld erzeugt und der Schall mit voller Präsenz wiedergegeben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mobile Schallwiedergabevorrichtung, die folgende Vorrichtungen umfaßt: rechte und linke Lautsprecher, die an vorderen rechten und vorderen linken Positionen angeordnet sind, welche bezüglich eines Hörers verschiedene Richtungswinkel besitzen; einen Mittellautsprecher, der in der Nähe der Mitte zwischen den rechten und linken Lautsprechern und an derjenigen Position angeordnet ist, deren Richtungswinkel größer als derjenige eines der rechten und linken Lautsprecher und kleiner als derjenige des anderen der linken und rechten Lautsprecher ist; eine Schallsignalquelle zur Ausgabe eines Schallsignals des linken Kanals an den linken Lautsprecher und eines Schallsignals des rechten Kanals an den rechten Lautsprecher; Einrichtungen zur Korrektur der rechten und linken Phasen und der rechten und linken Pegel durch die Korrektur der rechten und linken Schallsignale bezüglich der Phase und des Pegels und zur Ausgabe dieser korrigierten Signale als rechte und linke Korrektursignale; Einrichtungen zur Korrektur des Summenpegels durch Summierung der Schallsignale des rechten und des linken Kanals und durch Korrektur dieses Pegels und zur Ausgabe dieser Signale als Mittenkorrektursignale; und Einrichtungen zur Korrektur der Summenphase durch Summierung der rechten und linken Korrektursignale und des Mittenkorrektursignals und durch Korrektur der an den Mittellautsprecher zu liefernden Phase. Ferner umfaßt die erfindungsgemäße mobile Schallwiedergabevorrichtung rechte und linke Hochtöner, die an der vorderen rechten und der vorderen linken Seite des Hörers und an solchen Positionen angeordnet sind, deren Richtungswinkel größer sind als diejenigen der rechten und linken Lautsprecher; rechte und linke Hochpaßfilter zum Herausfiltern von Signalen oberhalb einer vorgegebenen Frequenz aus den Schallsignalen des rechten und des linken Kanals und zum Zuführen dieser herausgefilterten Signale an die rechten und linken Hochtöner; und rechte und linke Pegeleinstellungseinrichtungen zur Einstellung des Pegelverhältnisses der an die rechten und linken Hochtöner gelieferten Schallsignalpegel relativ zu den an den rechten, den linken und den mittleren Lautsprecher gelieferten Schallsignalpegeln.

Erfindungsgemäß werden erstens und rechte und linke Lautsprecher an einer vorderen rechten Position bzw. an einer vorderen linken Position bezüglich des Hörers so angeordnet, daß sie unterschiedliche Richtungswinkel in bezug auf den Hörer besitzen; zweitens wird ein Mittellautsprecher an einer Position in der Nähe der Mittel dieser beiden Lautsprecher so angeordnet, daß dessen Richtungswinkel größer als derjenige eines der rechten und linken Lautsprecher und kleiner als derjenige des anderen der linken und rechten Lautsprecher ist.

Außerdem werden Hochtöner, die kleinere Abmessungen als die Lautsprecher und geringe Beschränkungen hinsichtlich ihrer Einbaupositionen besitzen, an solchen Positionen angeordnet, die einen größeren Richtungswinkel als die rechten und linken Lautsprecher aufweisen. Wenn beispielsweise vom Standpunkt des Hörers aus der Richtungswinkel des rechten Lautsprechers kleiner ist als der Richtungswinkel des Mittellautsprechers, wird der rechte Hochtöner rechts vom rechten Lautsprecher und vorzugsweise in einer Position, die nahezu symmetrisch zum Mittellautsprecher ist, angeordnet.

An die rechten und linken Hochtöner werden von der Schallsignalquelle über die rechten und linken Hochpaßfilter Schallsignale des rechten bzw. des linken Kanals geliefert. Die Hochpaßfilter dienen dazu, die Signalkomponenten mit einer unteren Grenzfrequenz von beispielsweise 1,6 kHz herauszufiltern und an die Hochtöner zu liefern, da bei diesen Signalkomponenten die Lokalisierung des Schallbildes außerhalb der rechten und linken Lautsprecher durch eine Phaseneinstellung nicht möglich ist.

Ferner werden an die rechten und linken Lautsprecher von der Schallsignalquelle die Schallsignale des rechten bzw. des linken Kanals geliefert, nachdem in den rechten und linken Pegeleinstellungseinrichtungen das Pegelverhältnis in der Umgebung der Signalkomponenten oberhalb der spezifischen Frequenz mit den Hochtönern gegenseitig abgestimmt worden ist.

Das Schallsignal des linken Kanals unterhalb der spezifischen Frequenz wird bezüglich seiner Phase und seines Pegels durch die linke Phasen/Pegelkorrektureinrichtung eingestellt und auf diese Weise zu einem linken Korrektursignal aufbereitet, anschließend wird es durch die Summenphasenkorrektureinrichtung zu dem durch die rechte Phasen/Pegelkorrektureinrichtung auf ähnliche Weise aufbereiteten rechten Korrektursignal addiert. In diese Summenphasenkorrektureinrichtung wird das Summenschallsignal des rechten und des linken Kanals, dessen Pegel durch die Summenpegelkorrektureinrichtung korrigiert worden ist, eingegeben.

Wenn daher das Schallsignal aus der Summenphasenkorrektureinrichtung durch den Mittellautsprecher wiedergegeben wird, kann auf beiden Seiten des Hörers ein symmetrisches Schallfeld ausgebildet werden. Außerdem kann durch den von den Hochtönern abgegebenen Schall eine weit ausgedehnte Präsenz ausgebildet werden.

Daher kann das Schallfeld erfindungsgemäß vor dem Hörer lokalisiert werden, wobei ein symmetrisches und weit ausgedehntes Schallfeld ausgebildet werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine mobile Schallwiedergabevorrichtung, die folgende Vorrichtungen umfaßt: erste Lautsprecher, die an der vorderen rechten, der vorderen linken und der vorderen, im wesentlichen mittigen Position der Fahrgastzelle angeordnet sind, um dadurch an der Position des linken Sitzes durch den linken ersten Lautsprecher und den mittleren ersten Lautsprecher ein Schallfeld und an der Position des rechten Sitzes durch den rechten ersten Lautsprecher und durch den mittigen ersten Lautsprecher ein Schallfeld aufzubauen, indem die Phase des Schallsignals des linken Kanals bearbeitet und an den linken ersten Lautsprecher geliefert wird, indem die Phase des Schallsignals des rechten Kanals bearbeitet und an den rechten ersten Lautsprecher geliefert wird und indem der Pegel und die Phase der Schallsignale des rechten und des linken Kanals bearbeitet und an den ersten, im wesentlichen mittigen Lautsprecher geliefert werden; und zweite Lautsprecher zur Wiedergabe der mittleren und hohen Schallbereiche, die an den rechten und linken Seiten der Fahrgastzelle angeordnet sind, wobei die Phase des Schallsignals des linken Signals bearbeitet und an den linken zweiten Lautsprecher geliefert wird und die Phase des Schallsignals des rechten Kanals bearbeitet und an den rechten zweiten Lautsprecher geliefert wird. Dabei wird die Richtung des linken zweiten Lautsprechers durch dessen entsprechende Anbringung so eingestellt, daß der Schallpegel vom zweiten Lautsprecher an der Position des linken Sitzes und an der Position des rechten Sitzes im wesentlichen gleich ist. Ebenso wird die Richtung des rechten zweiten Lautsprechers durch dessen Anbringung so eingestellt, daß der Schallpegel vom zweiten Lautsprecher an der Position des rechten Sitzes und an der Position des linken Sitzes im wesentlichen gleich ist.

Erfindungsgemäß werden die ersten Lautsprecher im rechten Teil und im linken Teil und in der Nähe der Mitte der Fahrgastzelle angeordnet, während zweite Lautsprecher zur Wiedergabe der mittleren und hohen Schallbereiche an den rechten und linken Seiten der Fahrgastzelle angeordnet werden. Das Schallsignal des linken Kanals wird an die ersten und zweiten Lautsprecher im linken Teil der Fahrgastzelle geliefert, nachdem die Phase bearbeitet worden ist. Genauso wird das Schallsignal des rechten Kanals an die ersten und zweiten Lautsprecher im rechten Teil der Fahrgastzelle geliefert, nachdem die Phase bearbeitet worden ist. Weiterhin werden die Schallsignale des rechten und des linken Kanals an den ersten Lautsprecher geliefert, der in der Nähe der Mitte der Fahrgastzelle angeordnet ist, nachdem der Pegel und die Phase bearbeitet worden sind.

Ferner ist der linke zweite Lautsprecher so eingebaut, daß das Schallsignal vom zweiten Lautsprecher in bezug auf seine Richtung an der Position des linken Sitzes und an der Position des rechten Sitzes im wesentlichen gleich ist. Der rechte zweite Lautsprecher wird so eingebaut, daß das Schallsignal vom zweiten Lautsprecher in bezug auf seine Richtung an der Position des rechten Sitzes und an der Position des linken Sitzes im wesentlichen gleich ist.

Daher setzt sich das Schallfeld am linken Sitz und am rechten Sitz aus den vom ersten Lautsprecher in der Nähe der mittleren Position und aus den von den linken und rechten ersten Lautsprechern abgegebenen Schallsignalen zusammen, wobei die mittleren und hohen Schallbereiche dieses Schallfeldes durch die rechten und linken zweiten Lautsprecher korrigiert werden.

Erfindungsgemäß kann durch die Korrektur der mittleren und hohen Bereiche der durch die ersten Lautsprecher gebildeten Schallfelder mittels der zweiten Lautsprecher die Lokalisierungsrichtung der Schallbilder in einer bestimmten Richtung stabilisiert werden, ohne daß über das volle Frequenzband des wiedergegebenen Schalls gelaufen werden muß, weshalb die rechten und linken Schallfelder symmetrisch zusammengesetzt werden können.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine mobile Schallwiedergabevorrichtung geschaffen, die folgende Vorrichtungen umfaßt: rechte und linke Lautsprecher, die in bezug auf den Hörer an einer vorderen rechten bzw. an einer vorderen linken Position angeordnet sind; einen in der Nähe der Mitte zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher angeordneten Mittellautsprecher; eine Schallsignalquelle zum Liefern des Schallsignals des linken Kanals an den linken Lautsprecher und des Schallsignals des rechten Kanals an den rechten Lautsprecher; und eine erste Summiereinrichtung zum Aufsummieren der Schallsignale des rechten und des linken Kanals und zum Liefern dieses Signals an den Mittellautsprecher. Dabei wird ein Teil des vom rechten Lautsprecher abgegebenen Schalls durch die rechte Wand reflektiert, um dann den Hörer auf dem rechten Sitz zu erreichen, während ein Teil des vom linken Lautsprecher abgegebenen Schalls durch die linke Wand reflektiert wird, um dann den Hörer auf dem linken Sitz zu erreichen. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt daher ferner eine Korrektureinrichtung für die reflektierte Welle, die folgende Einrichtung aufweist: eine Entzerrereinrichtung mit den Frequenzcharakteristiken der durch die rechten und linken Wände reflektierten Wellen; eine Verzögerungseinrichtung zur Kompensation der Ausbreitungsstreckendifferenz des direkten Schalls vom Mittellautsprecher und der reflektierten Wellen; eine Einrichtung zum Invertieren der Signalpolarität; und eine Einrichtung zum Einstellen des der Reflektivität der Wand entsprechenden Dämpfungspegels, wobei die Korrektureinrichtung für die reflektierte Welle die Ausgabe von der ersten Summierungseinrichtung empfängt. Schließlich umfaßt diese erfindungsgemäße mobile Schallwiedergabevorrichtung eine zweite Summiereinrichtung zum Addieren der Ausgabe von der Korrektureinrichtung der reflektierten Welle und der Ausgabe von der ersten Summiereinrichtung, zum Korrigieren der reflektierten Welle und zum Ausgeben dieser korrigierten Welle an den Mittellautsprecher.

Bei diesem erfindungsgemäßen Aufbau wird das Schallsignal des linken Kanals von der Schallsignalquelle durch den in bezug auf den Hörer vorne links angeordneten linken Lautsprecher in Schall umgewandelt, während das Schallsignal des rechten Kanals durch den bezüglich des Hörers vorne rechts angeordneten rechten Lautsprecher in Schall umgewandelt wird. Die Schallsignale des rechten und des linken Kanals werden durch die erste Summiereinrichtung aufsummiert und durch den in der Nähe der Mitte zwischen den rechten und linken Lautsprechern angeordneten Mittellautsprecher in Schall umgewandelt. Daher ist das Schallfeld an der Position des linken Sitzes aus den vom linken Lautsprecher und vom Mittellautsprecher abgegebenen Schallfeldern zusammengesetzt, während das Schallfeld am rechten Sitz aus den vom rechten Lautsprecher und vom Mittellautsprecher abgegebenen Schallfeldern zusammengesetzt ist.

Weiterhin wird in diesen erfindungsgemäßen Aufbau die Ausgabe der ersten Summiereinrichtung an die Korrektureinrichtung der reflektierten Welle geliefert, deren Ausgabe in der zweiten Summiereinrichtung mit der Ausgabe der ersten Summiereinrichtung kombiniert wird, woraufhin die sich ergebende Summe an den Mittellautsprecher geliefert wird. Die Korrektureinrichtung der reflektierten Welle umfaßt die Entzerrereinrichtung, die die Frequenzcharakteristiken der von den die Fahrgastzelle bildenden rechten und linken Wänden reflektierten Wellen aufweist, die Verzögerungseinrichtung zur Kompensation der Ausbreitungsstreckendifferenz zwischen dem vom Mittellautsprecher abgegebenen direkten Schall und dem reflektierten Schall, die Invertiereinrichtung zum Invertieren der Signalpolarität und die Pegeleinstelleinrichtung zum Einstellen des Signalpegels aufgrund der Reflektivität der Wände.

Daher wird die vom rechten Lautsprecher abgegebene und von der rechten Wand reflektierte Welle, die den Hörer auf dem rechten Sitz erreicht, durch den direkten Schall vom Mittellautsprecher aufgehoben. Genauso wird die vom linken Lautsprecher abgegebene und von der linken Wand reflektierte Welle, die den Hörer auf dem linken Sitz erreicht, durch den vom Mittellautsprecher abgegebenen direkten Schall aufgehoben.

Dadurch wird eine unnötige Ausbreitung des Schallfeldes aufgrund der reflektierten Wellen unterdrückt, so daß symmetrische Schallfelder aufgebaut werden können.

Wenn sich in der Nähe des Hörers oder der rechten und linken Lautsprecher irgendwelche schallreflektierenden Wände befinden, können auf diese Weise erfindungsgemäß entsprechende Auswirkungen im wesentlichen beseitigt werden, da von dem in der Nähe der Mitte zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher angeordneten Mittellautsprecher ein Schall abgegeben wird, der die von den Wänden reflektierten Wellen aufhebt. Somit können an den rechten und linken Seiten symmetrische Schallfelder ausgebildet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht zur Erläuterung des Standes der Technik;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des elektrischen Aufbaus der mobilen Schallwiedergabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion einer Nebensprecherzeugungsschaltung 31 a;

Fig. 4 eine Draufsicht zur Erläuterung der Funktion der Schallfederkorrekturschaltungen 14 bis 16;

Fig. 5 eine Verteilungskurve der Schallenergie zur Erläuterung nichtsymmetrischer Schallfelder;

Fig. 6 eine Draufsicht zur Erläuterung des Bestimmungsverfahrens für den Anbringungswinkel des Hochtöners TR; und

Fig. 7 eine Draufsicht zur Erläuterung des Prinzips der Aufhebung der reflektierten Wellen.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das zur Erläuterung des elektrischen Aufbaus einer mobilen Schallwiedergabevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dient. In einer Fahrgastzelle 2 sind Lautsprecher SL, SC und SR in ein Armaturenbrett 5 eingebaut, welches vor einem Fahrersitz 3 und einem Beifahrersitz 4 angeordnet ist. Vom Standpunkt des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 aus sind der Lautsprecher SL auf der linken Seite, der Lautsprecher SR auf der rechten Seite und der Lautsprecher SC in der Nähe der Mitte angeordnet. Außerdem sind in einer Türe 6 neben dem Fahrersitz 3 und in einer Türe 7 neben dem Beifahrersitz 4 Hochtöner TR bzw. TL eingelassen.

Von einer Schallsignalquelle 11 wie etwa einem kombinierten Magnetbandwiedergabe- und Radioempfängergerät werden ein Schallsignal des linken Kanals auf eine Leitung 12 und ein Schallsignal des rechten Kanals auf eine Leitung 13 ausgegeben. Die Schallsignale der zwei Kanäle werden in eine Mehrzahl (in dieser Ausführungsform: drei) von Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 eingegeben.

Im allgemeinen variiert die Schallausbreitungscharakteristik mit der Frequenz, weshalb zur Einstellung der Phase sämtlicher Frequenzen des in der Nähe des Eingangs des Hörkanals der Hörer 10 a und 10 b eintreffenden Schalls die Schallsignale in den Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 im voraus in jedem spezifischen Frequenzband korrigiert werden. Daher wird das über die Leitung 12 in die Schallfeldkorrekturschaltung 14 eingegebene Signal des linken Kanals an ein Bandpaßfilter (BPF) 21 a geliefert, um die Signalkomponente des Frequenzbandes f 1 (z. B. 200 bis 400 Hz) des Schallfeldes, die mittels der Schallfeldkorrekturschaltung 14 korrigiert werden soll, herauszufiltern. Die Ausgabe des BPF 21 a wird an einen Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltung 22 a und 23 a um die Phase R 2 bzw. Φ 2 korrigiert worden ist.

Genauso wird aus dem Schallsignal des rechten Kanals, das über die Leitung 13 ausgegeben wird, durch BPF 21 b die Signalkomponente des Frequenzbandes f 1 herausgefiltert und anschließend an einen Summierer 18 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22 b und 23 b um R 2 bzw. Φ 2 korrigiert worden ist. Ähnlich wird in der Schallkorrekturschaltung 15 aus dem Schallsignal des linken Kanals durch das BPF 21 c die Signalkomponente des Frequenzbandes f 2 (z. B. 400 bis 800 Hz) herausgefiltert und an den Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22 c und 23 c um R 2 bzw. Φ 2 korrigiert worden ist, während das Schallsignal des rechten Kanals vom BPF 21 d auf die gleiche Weise über die Phasenkorrekturschaltungen 22 d und 23 d an den Summierer 18 geliefert wird.

In der Schallfeldkorrekturschaltung 16 wird aus dem Schallsignal des linken Kanals durch das BPF 21 e die Signalkomponente des Frequenzbandes f 3 (z. B. 800 bis 1600 Hz) herausgefiltert und an den Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22 e und 23 e um R 2 bzw. Φ 2 korrigiert worden ist, während das Schallsignal des rechten Kanals vom BPF 21 f auf die gleiche Weise über die Phasenkorrekturschaltungen 22 f und 23 f an den Summierer 18 geliefert wird.

Ein Teil des über die Leitung 12 ausgegebenen Schallsignals des linken Kanals wird über ein Hochpaßfilter (HPF) 24 a oder ein Tiefpaßfilter (LPF) 25 a an den Summierer 17 geliefert. Genauso wird ein Teil des über die Leitung 13 ausgegebenen Schallsignals des rechten Kanals über das HPF 24 b oder das LPF 25 b an den Summierer 18 geliefert. Die Grenzfrequenz f 4 der HPF 24 a und 24 b wird zum Beispiel bei 1600 Hz gewählt, während die Grenzfrequenz f 5 der LPF 25 a und 25 b zum Beispiel bei 200 Hz gewählt wird.

Die Ausgaben der BPF 21 a und 21 b der Schallfeldkorrekturschaltung 14 werden über Nebensprecherzeugungsschaltungen 31 a bzw. 31 b an einen Summierer 32 a geliefert. Die Nebensprecherzeugungsschaltung 31 a umfaßt Phasenschieber 33 a und 34 a, Dämpfungsglieder 35 a, 36 a und 37 a und einen Summierer 38 a.

Die Ausgabe des BPF 21 a wird bezüglich ihrer Phase durch den Phasenschieber 33 a um die Referenzphase R 2 korrigiert, hinsichtlich ihres Pegels durch das Dämpfungsglied 35 a eingestellt und an den Summierer 38 a geliefert. Andererseits wird die Ausgabe des BPF 21 a im Phasenschieber 34 a um eine weitere Referenzphase R 1 a geändert und über das Dämpfungsglied 36 a an den Summierer 38 a geliefert. Die Phase R 2 beträgt beispielsweise -45°, während die Phase R 1 a -135° beträgt; daher wird vom Summierer 38 a die um die Phase R 1 korrigierte Phase ausgegeben, wie in Fig. 3 erläutert wird. Der Signalpegel wird im Dämpfungsglied 37 a um den Dämpfungsbetrag a 1 gedämpft; das Signal mit dem solchermaßen gedämpften Signalpegel wird an den Summierer 32 a geliefert.

Daher kann das von der Nebensprecherzeugungsschaltung 31 a gelieferte Signal in einem Phasenbereich zwischen 0° und 90° in bezug auf das vom Phasenschieber 22 a gelieferte Signal mit der Phase R 2 geändert werden.

Das Schallsignal des rechten Kanals, das vom BPF 21 b ausgegeben wird, wird hinsichtlich seiner Phase durch die Nebensprecherzeugungsschaltung 31 b genauso geändert und an den Summierer 32 a geliefert. An diesen Summierer 32 a werden darüber hinaus die in den Phasenschiebern 22 a und 22 b um die Referenzphase R korrigierten Ausgaben, die im Summierer 39 a miteinander kombiniert und im Dämpfungsglied 40 a um den Dämpfungsbetrag a 2 gedämpft werden, geliefert. Die Ausgabe des Summierers 32 a wird im Phasenschieber 41 a um die Phase Φ 1 korrigiert und an den Summierer 19 geliefert.

Ebenso sind in der Schallfeldkorrekturschaltung 15 Nebensprecherzeugungsschaltungen 31 c und 31 d, Summierer 32 c und 39 c, ein Dämpfungsglied 40 c und ein Phasenschieber 41 c vorgesehen. Die Ausgabe des Phasenschiebers 41 c wird an den Summierer 19 geliefert. Die Schallfeldkorrekturschaltung 16 umfaßt Nebensprecherzeugungsschaltungen 31 e und 31 f, Summierer 32 e und 39 e, ein Dämpfungsglied 40 e und einen Phasenschieber 41 e. Die Ausgabe des Phasenschiebers 41 e wird an den Summierer 19 geliefert.

Das vom Summierer 19 ausgegebene Summenschallsignal des rechten und des linken Kanals wird über ein Frequenzteilungsfilter 51 und den Leistungsverstärker ASC an den Lautsprecher SC geliefert. Das Schallsignal des linken Kanals wird vom Summierer 17 ausgegeben und über eine Frequenzteilungsschaltung 52, eine Verzögerungsschaltung 53 und einen Leistungsverstärker ASL an den Lautsprecher SL geliefert. Ebenso wird das Schallsignal des rechten Kanals vom Summierer 18 ausgegeben und über ein Frequenzteilungsfilter 54, eine Verzögerungsschaltung 55 und einen Leistungsverstärker ASR an den Lautsprecher SR geliefert.

Die Nebensprechfrequenz des Frequenzteilungsfilter 52 wird beispielsweise bei 1600 Hz gewählt, während die Pegeländerungsrate zu 12 dB/oct. gewählt wird. Dieses Frequenzteilungsfilter 52 ist aus einem HPF 56, einem LPF 57, einem Dämpfungsglied 58 und einem Summierer 59 aufgebaut. Aus dem Schallsignal des linken Kanals, das vom Summierer 17 ausgegeben wird, werden durch das LPF 57 die Niederfrequenzkomponente und durch das HPF 56 die Hochfrequenzkomponente 56 herausgefiltert; die Hochfrequenzkomponente wird ferner im Dämpfungsglied 58 um den Dämpfungsbetrag a 3 gedämpft und anschließend zur Niederfrequenzkomponente addiert, woraufhin die Summe ausgegeben wird. Die Grenzfrequenz des HPF 56 und des LPF 57 wird beispielsweise bei 1600 Hz gewählt.

Das Frequenzteilungsfilter 54 umfaßt ebenso wie das Frequenzteilungsfilter 52 ein HPF 61, ein LPF 62, ein Dämpfungsglied 63 und einen Summierer 64.

In Fig. 4 ist eine Draufsicht gezeigt, in der die Funktion der Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 erläutert wird. Für den auf dem Fahrersitz 3 a sitzenden Hörer 10 a sind der Lautsprecher SR an einer Position mit einem Richtungswinkel R 11, der Lautsprecher SC an einer Position mit einem Richtungswinkel R 12, der größer als R 11 ist, und der Lautsprecher SL an einer Position mit einem Richtungswinkel R 13 der größer als R 12 ist, angeordnet. Unter der Annahme, daß nur vom Lautsprecher SR Schall emittiert wird, wie in Fig. 4(1) gezeigt ist, empfindet der Hörer 10 a die Schallquelle in der mit dem Bezugszeichen l 1 bezeichneten Richtung.

Wenn im Gegensatz dazu derselbe Schall vom Lautsprecher SC und der Schall des rechten Kanals vom Lautsprecher SR abgegeben wird, wie in Fig. 4(2) gezeigt, empfindet der Hörer 10 a die Schallquelle beinahe in Vorwärtsrichtung, wie durch das Bezugszeichen l 2 angegeben ist.

Wenn daher die Phase des Schallsignals mittels der Nebensprecherzeugungsschaltungen 31 b, 31 d und 31 f um R 1 und der Pegel um a 1 geändert werden, wie in Fig. 4(3) gezeigt, empfindet der Hörer 10 a die Schallquelle des rechten Kanals, die er vorher in der durch das Bezugszeichen l 2 bezeichneten Richtung empfunden hatte, außerhalb des Lautsprechers SR, wie durch das Bezugszeichen l 3 angegeben ist.

Wenn in diesem Zustand jedoch der Schall des linken Kanals vom Lautsprecher SC über die Nebensprecherzeugungsschaltungen 31 a, 31 c und 31 e abgegeben wird und das Schallsignal des linken Kanals über die Phasenschieber 22 a, 22 c und 22 e und über die Phasenschieber 23 a, 23 c und 23 e vom Lautsprecher SL abgegeben wird, wird die Lokalisierungsrichtung des Schallbildes, die, wie durch das Bezugszeichen l 4 in Fig. 4(3) und in Fig. 5(1) gezeigt, in Vorwärtsrichtung des Hörers 10 a lokalisiert werden sollte, zur Seite des Lautsprechers SR verschoben, wie durch das Bezugszeichen l 5 angegeben ist.

Der Grund hierfür besteht darin, daß die vom Hörer 10 a an der Hörerposition zu hörende Schallenergieverteilung asymmetrisch wird, wie durch das Bezugszeichen l 11 in Fig. 5(2) gezeigt ist, obwohl der Spitzenwert in Vorwärtsrichtung des Hörers 10 a liegt, wie durch das Bezugszeichen l 4 angegeben ist.

Durch eine Korrektur um die Phase Φ 1 in den Phasenschiebern 41 a, 41 c und 41 e wird die Schallenergieverteilung symmetrisch gemacht, wie durch das Bezugszeichen l 12 in Fig. 5(2) gezeigt ist. Wie in den Fig. 4(4) und 5(1) gezeigt, wird daher die Lokalisierungsrichtung des Schallbildes in der Vorwärtsrichtung des Hörers 10 a orientiert, wie durch das Bezugszeichen l 4 angegeben ist, während ferner die rechten und linken symmetrischen Schallfelder mit einem Ausdehnungswinkel R 3 in bezug auf die Vorwärtsrichtung aufgebaut werden können, wie durch die Bezugszeichen l 6 und l 7 angegeben ist. Die Phasen R 1 und Φ 1 können so eingestellt werden, daß der Ausdehnungswinkel R 3 mit einem Wert von beispielsweise ungefähr 30° ein ideales Schallfeld aufbaut.

An den Hochtöner TL des linken Kanals wird über das HPF 71, das Dämpfungsglied 72, die Verzögerungsschaltung 73 und den Leistungsverstärker ATL das vom Summierer 17 ausgegebene Schallsignal des linken Kanals geliefert. An den Hochtöner TR des rechten Kanals wird über das HPF 74, das Dämpfungsglied 75, die Verzögerungsschaltung 76 und den Leistungsverstärker ATR das vom Summierer 18 ausgegebene Schallsignal des rechten Kanals geliefert. Wie in Fig. 4(1) gezeigt, ist der Hochtöner TR an einer Position angeordnet, aus der sich ein Richtungswinkel R 14 ergibt, der größer als der Richtungswinkel R 11 ist, während der Hochtöner TL an einer Position angeordnet ist, aus der sich ein Richtungswinkel R 15 ergibt, der größer ist als der Richtungswinkel R 13. Die Grenzfrequenz der HPF 71 und 74 beträgt zum Beispiel 1600 Hz; in dieser Ausführungsform wird der hohe Bereich oberhalb dieser Grenzfrequenz, der eine starke Gerichtetheit besitzt, durch den Anbringungswinkel der beiden Hochtöner TL und TR auf die im folgenden beschriebenen Weise eingestellt, während der Ausdehnungswinkel auf mehr als R 3 erweitert wird, um die Verschiebung des Schallfeldes in den hohen Schallbereich zu unterdrücken.

Wenn, wie in Fig. 6 gezeigt, der Ausgangsschalldruckpegel in der Richtung vom Hochtöner TR zum Beifahrersitz 4 durch gL gegeben ist, der Ausgangsschalldruckpegel in der Richtung vom Hochtöner TR zum Fahrersitz 3 durch gR, der Abstand vom Hochtöner TR zum Beifahrersitz 4 durch WL und der Abstand vom Hochtöner TR zum Fahrersitz 3 durch WR gegeben sind, bedeutet dies für den Hochtöner TR, daß er in einer Richtung angebracht werden muß, daß die durch die folgende Gleichung (1) gegebene Richtungscharakteristik erfüllt ist:

gL/GR = WL/WR (1)

Daher kann an den Positionen des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 der gleiche Schalldruckpegel erzielt werden. Hinsichtlich des linken Hochtöners TL gilt ebenso wie für den eben beschriebenen rechten Hochtöner TR, daß er in einer Richtung angebracht wird, daß die jeweiligen Ausgangsschalldruckpegel den Entfernungen vom Fahrersitz und vom Beifahrersitz 4 entsprechen.

Folglich können symmetrische Schallfelder mit einer Ausdehnung, die größer ist als der Ausdehnungswinkel R 3 ist, aufgebaut werden, wie durch die Bezugszeichen l 8 und l 9 in Fig. 4(4) angegeben ist. Gleichzeitig wird die Verschiebung des Schallbildes in den mittleren und hohen Schallbereichen unterdrückt, so daß das Schallbild in Vorwärtsrichtung der Hörer 10 a und 10 b lokalisiert werden kann. Währenddessen kann der Ausdehnungswinkel R 3 in Abhängigkeit von der Art der Musik oder ähnlichem geändert werden.

Auf der Grundlage der Ausgaben der Frequenzteilungsfilter 52 und 54 wird die Ausgabe zum Aufheben der durch die Wände 2 a und 2 b (z. B. Fensterglas) der Fahrgastzelle 2 reflektierten Wellen in einer Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle aufgebaut. Die Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle umfaßt einen Summierer 42 zum Aufsummieren der Ausgaben der Frequenzteilungsfilter 52 und 54, eine Entzerrerschaltung 43 zum Herausnehmen der Frequenzkomponente der von den Wänden 2 a und 2 b (etwa Fensterglas) reflektierten Wellen aus der Ausgabe des Summierers 42, eine Verzögerungsschaltung 44 zum Kompensieren der Zeitdifferenz zwischen der reflektierten Welle und der direkten Welle, einen Phasenschieber 45 zum Liefern der Ausgabe der Verzögerungsschaltung 44 mit einer um - π geänderten Phase und ein Dämpfungsglied 46. Die Ausgabe der Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle wird mit der Ausgabe des Frequenzteilerfilters 51 im Summierer 47 kombiniert, anschließend wird die sich ergebende Summe zum Mittellautsprecher SC ausgegeben.

In Fig. 7 ist eine Draufsicht zur Erläuterung des Prinzips der Aufhebung der reflektierten Wellen gezeigt. Der vom Lautsprecher SL abgegebene Schall wird hauptsächlich durch die Wand 2 b reflektiert, wie durch das Bezugszeichen l 21 angegeben ist, um anschließend den auf dem Fahrersitz 4 sitzenden Hörer 10 b zu erreichen. Der vom Lautsprecher SR abgegebene Schall wird hauptsächlich durch die Wand 2 a reflektiert, wie durch das Bezugszeichen l 22 angegeben ist, um anschließend den auf dem Fahrersitz 3 sitzenden Hörer 10 a zu erreichen.

Daher wird vom Mittellautsprecher SC derjenige Schall abgegeben, der durch die Verzögerungsschaltung 44 um die Zeitdifferenz T 3 verzögert worden ist, die der Ausbreitungsdifferenz auf den Strecken l 23 und l 24 des direkten Schalls zwischen dem Lautsprecher SC und den Hörern 10 a und 10 b und auf der durch die Bezugszeichen l 22 und l 21 angegebenen Ausbreitungsstrecke entspricht, anschließend durch den Phasenschieber 45 einer Phasenumkehrung (um - π) unterzogen worden ist und schließlich durch das Dämpfungsglied 46 um den der Schallabsorptionsrate der Wände 2 a und 2 b entsprechenden Dämpfungsbetrag a 5 gedämpft worden ist. Folglich werden die auf den mit den Bezugszeichen l 21 und l 22 bezeichneten Ausbreitungsstrecken sich ausbreitenden reflektierten Wellen aufgehoben, so daß eine unsymmetrische Ausdehnung des Schallfeldes aufgrund dieser reflektierten Wellen verhindert werden kann.

Somit wird in der erfindungsgemäßen Schallwiedergabevorrichtung im vorderen Teil der Fahrgastzelle 2 der Lautsprecher SC zwischen dem Lautsprecher SL des linken Kanals und dem Lautsprecher SR des rechten Kanals angeordnet, während die Schallsignale des linken und des rechten Kanals nach einer Phasenänderung um Φ 2 an die Lautsprecher SL und SR geliefert werden und außerdem dieselben Schallsignale nach einer Phasenänderung um R 1 und Φ 1 und einer Pegelsteuerung mittels des Dämpfungsbetrages a 1 an den Mittellautsprecher SC geliefert werden, so daß das Schallfeld in Vorwärtsrichtung in bezug auf die Hörer 10 a und 10 b lokalisiert werden kann, wodurch symmetrische und weit ausgedehnte Schallfelder aufgebaut werden.

Außerdem sind vom Standpunkt der Hörer 10 a und 10 b die Hochtöner TL und TR außerhalb der Lautsprecher SL und SR angeordnet. Diese Hochtöner sind so orientiert, daß der Schalldruckpegel an der Position des Fahrersitzes 3 und an der Position des Beifahrersitzes 4 gleich ist, wodurch ebenfalls der Aufbau symmetrischer, weit ausgedehnter Schallfelder und die Elimination der Verschiebung des Schallfeldes im mittleren und hohen Schallbereich möglich ist.

Es wird festgehalten, daß nur die kleine Abmessungen aufweisenden Hochtöner TL und TR zur Wiedergabe der mittleren und hohen Schallbereiche in die Türen 6 und 7 eingebaut werden, weshalb nur geringe Einbaubeschränkungen bestehen; daher können sie leicht so positioniert werden, daß sie die oben angegebenen Charakteristiken erfüllen. Da die Schallfeldkorrektur durch die Einstellung der Anbringungswinkel der Hochtöner TL und TR ausgeführt wird, ist es darüber hinaus möglich, eine einfache Struktur ohne zusätzlich erforderliche besondere elektrische Maßnahmen zu realisieren.

Durch die Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle wird das Schallsignal zum Aufheben der durch die Wände 2 a und 2 b (etwa Fensterglas) reflektierten Wellen erzeugt und vom Lautsprecher SC abgegeben, weshalb bei Vorhandensein von den Schall in der Nähe der Lautsprecher SL und SR oder in der Nähe der Hörer 10 a und 10 b reflektierenden Wände 2 a und 2 b die unerwünschte Ausdehnung des Schallfeldes aufgrund der von den Wänden 2 a und 2 b reflektierten Wellen verhindert werden kann, so daß an den Positionen des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 symmetrische Schallfelder ausgebildet werden können.

Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne daß vom Geist oder von wesentlichen Eigenschaften der Erfindung abgewichen wird. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als Erläuterungen und nicht als Beschränkungen aufzufassen. Der Umfang der Erfindung wird durch die Patentansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung bezeichnet, weshalb sämtliche Änderungen, die in den Bereich der Bedeutungsgleichheit oder Äquivalenz fallen, von der Erfindung eingeschlossen werden.

Claims (3)

1. Mobile Schallwiedergabevorrichtung mit rechten und linken Lautsprechern (SR, SL), die in bezug auf einen Hörer (10 a) an einer vorderen rechten bzw. einer vorderen linken Position angeordnet sind und in bezug auf diesen Hörer (10 a) unterschiedliche Richtungswinkel besitzen,
gekennzeichnet durch
einen Mittellautsprecher (SC), der in der Nähe der Mitte zwischen dem rechten Lautsprecher (SR) und dem linken Lautsprecher (SL) an einer solchen Position angeordnet ist, deren Richtungswinkel in bezug auf den Hörer (10 a) größer ist als derjenige eines der rechten und linken Lautsprecher (SR, SL) und kleiner als derjenige des anderen der rechten und linken Lautsprecher (SR, SL);
eine Schallsignalquelle (11) zum Liefern eines Schallsignals des linken Kanals an den linken Lautsprecher (SL) und eines Schallsignals des rechten Kanals an den rechten Lautsprecher (SR);
Einrichtungen (31) zum Korrigieren der rechten und linken Phase und des rechten und linken Pegels durch die Korrektur der rechten und linken Schallsignale in bezug auf deren Phase und deren Pegel und zur Ausgabe dieser korrigierten Signale als rechte und linke Korrektursignale;
Einrichtungen (39, 40) zum Korrigieren des Summenpegels durch Aufsummieren der Schallsignale des rechten und des linken Kanals und durch Korrektur des Pegels und zur Ausgabe dieser Signale als mittige Korrektursignale;
Einrichtungen (32, 41) zur Korrektur der Summenphase durch Aufsummierung der rechten und linken Korrektursignale und des mittigen Korrektursignals und durch Korrektur der an den Mittellautsprecher (SC) zu liefernden Phase;
rechte und linke Hochtöner (TR; TL), die bezüglich des Hörers (10 a) an dessen rechter bzw. dessen linker Seite an Positionen angeordnet sind, deren Richtungswinkel größer sind als die jeweiligen Richtungswinkel der rechten und linken Lautsprecher (SR, SL);
rechte und linke Hochpaßfilter (71, 74) zum Herausfiltern von Signalen oberhalb einer vorgegebenen Frequenz aus den Schallsignalen des rechten und des linken Kanals und zum Liefern dieser herausgefilterten Signale an den rechten bzw. den linken Hochtöner (TR, TL); und
rechte und linke Pegeleinstelleinrichtungen (58, 63, 72, 75) zum Einstellen des Pegelverhältnisses der an die rechten und linken Hochtöner (TR, TL) gelieferten Schallsignalpegel relativ zu den an den rechten Lautsprecher (SR), den linken Lautsprecher (SL) und den Mittellautsprecher (SC) gelieferten Schallsignalpegeln.

2. Mobile Schallwiedergabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
erste Lautsprecher (SR, SL, SC) an einer vorderen rechten, einer vorderen linken und einer vorderen, annähernd mittigen Position einer Fahrgastzelle (2) angeordnet sind, um an der Position des linken Sitzes (4) durch den linken ersten Lautsprecher (SL) und den mittigen ersten Lautsprecher (SC) ein Schallfeld und an der Position des rechten Sitzes (3) durch den rechten ersten Lautsprecher (SR) und den mittigen ersten Lautsprecher (SC) ein Schallfeld aufzubauen, indem die Phase des Schallsignals des linken Kanals bearbeitet und an den linken ersten Lautsprecher (SL) geliefert wird, indem die Phase des Schallsignals des rechten Kanals bearbeitet und an den rechten ersten Lautsprecher (SR) geliefert wird und indem der Pegel und die Phase der Schallsignale des rechten und des linken Kanals bearbeitet und an den mittigen ersten Lautsprecher (SC) geliefert werden;
zweite Lautsprecher (TR, TL) zur Wiedergabe der mittleren und hohen Schallbereiche an den rechten und linken Seiten der Fahrgastzelle (2) angeordnet sind, wobei die Phase des Schallsignals des linken Kanals bearbeitet und an den linken zweiten Lautsprecher (TL) geliefert wird und die Phase des Schallsignals des rechten Kanals bearbeitet und an den rechten zweiten Lautsprecher (TR) geliefert wird;
die Orientierung des linken zweiten Lautsprechers (TL) bei seinem Einbau so eingestellt wird, daß sein Schallpegel an der Position des linken Sitzes (4) und an der Position des rechten Sitzes (3) nahezu gleich ist; und
die Orientierung des rechten zweiten Lautsprechers (TR) bei seinem Einbau so eingestellt wird, daß sein Schallpegel an der Position des rechten Sitzes (3) und an der Position des linken Sitzes (4) nahezu gleich ist.

3. Mobile Schallwiedergabevorrichtung mit rechten und linken Lautsprechern (SR, RL), die in bezug auf einen Hörer (10 a, 10 b) an einer vorderen rechten bzw. an einer vorderen linken Position angeordnet sind, wobei ein Teil des vom rechten Lautsprecher (SR) abgegebenen Schalls von einer Wand (2 a) reflektiert wird und den Hörer (10 a) auf dem rechten Sitz (3) erreicht und ein Teil des vom linken Lautsprecher (SL) abgegebenen Schalls von einer Wand (2 b) reflektiert wird und den Hörer (10 b) auf dem linken Sitz (4) erreicht, gekennzeichnet durch
einen Mittellautsprecher (SC), der angenähert in der Mitte zwischen dem rechten Lautsprecher (SR) und dem linken Lautsprecher (SL) angeordnet ist;
eine Schallsignalquelle (11) zum Liefern eines Schallsignals des linken Kanals an den linken Lautsprecher (SL) und eines Schallsignals des rechten Kanals an den rechten Lautsprecher (SR);
erste Summiereinrichtungen (39) zum Aufsummieren der Schallsignale des rechten und des linken Kanals und zum Liefern der sich ergebenden Signale an den Mittellautsprecher (SC);
eine Korrektureinrichtung (50) für die reflektierte Welle, mit einer Entzerrereinrichtung (43), die die Frequenzcharakteristiken der von der rechten bzw. der linken Wand reflektierten Wellen besitzt, einer Verzögerungseinrichtung (44) zur Kompensation der Ausbreitungsstreckendifferenz zwischen dem direkten Schall des Mittellautsprechers (SC) und den reflektierten Wellen, einer Einrichtung (45) zum Invertieren der Signalpolarität und einer Einrichtung (46) zur Einstellung des Dämpfungspegels entsprechend der Reflektivität der Wände (2 a, 2 b), wobei die Korrektureinrichtung (50) für die reflektierte Welle die Ausgabe der ersten Summiereinrichtungen (39) empfängt; und
zweite Summiereinrichtungen (47) zum Aufsummieren der Ausgabe der Korrektureinrichtung (50) für die reflektierte Welle und der Ausgabe von den ersten Summiereinrichtungen (39), zur Korrektur der reflektierten Welle und zum Liefern der sich ergebenden Signale an den Mittellautsprecher (SC).