DE4303921A1 - Verfahren zur Messung eines Differenzschalls durch Subtraktion eines über einen Lautsprecher gerade abgegebenen Schalls von einem Gesamtschall - Google Patents

Verfahren zur Messung eines Differenzschalls durch Subtraktion eines über einen Lautsprecher gerade abgegebenen Schalls von einem Gesamtschall

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Mes­ sung eines Differenzschalls nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie wird bevorzugt zur Verbesserung der Innenraumakustik in Kraftfahrzeugen angewandt.
Aus dem Artikel "Antischall - Chancen und Grenzen" aus der Automobiltechnischen Zeitschrift ATZ, 2/1992, S. 88 ff., ist beispielsweise bekannt, Störschall (hier "Motorbrummen") insbesondere im Innenraum von Kraft­ fahrzeugen, mittels eines sogenannten "Antischalls" über Lautsprecher aktiv zu kompensieren. Dazu ist ein Verfahren zur Ermittlung des Störschalls aus einem mit­ tels eines akustischen Sensors erfaßten Gesamtschall im Fahrzeuginnenraum notwendig. Der Gesamtschall wird über eigens dafür vorgesehene Mikrofone erfaßt und zur Er­ mittlung des Störschalls ausgewertet.
Es kann jedoch auch von Vorteil sein, nicht nur einen bestimmten Störschall, sondern zunächst einen um­ fassenden Differenzschall zu ermitteln, der den Gesamt­ schall im Fahrzeuginnenraum abzüglich des vorgegebenen aktiv durch einen Lautsprecher gerade erzeugten Schalls darstellt.
Zur Ermittlung eines derartigen Differenzschalls müßten analog zur Ermittlung des Störschalls bei Anwendung der bekannten Verfahren eigens dafür vorgesehene Mikrofone verwendet werden. Der Einsatz dieser Mikrofone erfor­ dert elektrischen Verkabelungsaufwand, Bauraum für de­ ren Unterbringung und damit hohe Kosten für die Reali­ sierung eines derartigen Verfahrens.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein möglichst einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Messung eines derar­ tigen Differenzschalls zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Messung des Differenzschalls durch Subtraktion eines vorgegebenen über einen Laut­ sprecher gerade abgegebenen Schalls von dem mittels ei­ nes akustischen Sensors erfaßten Gesamtschall durchge­ führt, wobei der Lautsprecher gleichzeitig als der aku­ stische Sensor zur Erfassung des Gesamtschalls verwen­ det wird. Der vorgegebene über einen Lautsprecher ge­ rade abgegebene Schall kann beispielsweise ein "Antischall" und/oder das Radiosignal sein. Der Begriff Subtraktion ist hier nicht nur im rein mathematischen Sinne, sondern im weiteren Sinne auch als frequenzse­ lektive bzw. zeitabhängige Subtraktion im Spannungs- oder Strombereich oder als Filterung, mit digitalen oder analogen Mitteln, zu verstehen. Auf welche Weise diese Subtraktion durchgeführt wird, ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung, da hierzu bereits Vorrichtun­ gen und Verfahren bekannt sind.
Der Lautsprecher, z. B. in Form eines dynamischen Wand­ lers, wird sowohl als Lautsprecher als auch als Mikro­ fon eingesetzt. Das elektrische Signal des Gesamt­ schalls beispielsweise in einem Fahrzeuginnenraum, im folgenden Gesamtsignal genannt, kann auf der Ausgangsleitung des Lautsprechers, vorzugsweise z. B. in Form eines elektrischen Gesamtstroms an der Schwingspule des Lautsprechers abgegriffen werden. Das elektrische Signal zur Erzeugung des über den Lautspre­ cher gerade abgegebenen Schalls, im folgenden Ausgangs­ signal genannt, wird demnach vorzugsweise in Form eines elektrischen Ausgangsstroms von diesem Gesamtstrom subtrahiert. Dadurch ergibt sich das Signal des Diffe­ renzschalls in Form eines elektrischen Differenzstroms.
Da ein Lautsprecher durch den weitverbreiteten serien­ mäßigen Einbau von Radios in Kraftfahrzeugen ohnehin vorhanden ist, kann durch die erfindungsgemäße Verwen­ dung des Lautsprechers auch als Mikrofon auf den Ein­ satz von Mikrofonen als zusätzliche kostenintensive Bauteile verzichtet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.
Der gemessene Differenzschall wird erfindungsgemäß mit­ tels einer beliebigen Auswerteeinheit, z. B. über be­ kannte digitale adaptive Filter, dahingehend weiterverarbeitet, daß daraus ein oder mehrere zu kom­ pensierende Störschallanteile und/oder ein oder mehrere zu verstärkende Nutzschallanteile ermittelt werden. So werden die Schallinformationen des Differenzschalls op­ timal genutzt:
Beispielsweise kann eine Sprachverarbeitung durchge­ führt werden, woraufhin die Sprache von Personen im Fahrzeuginnenraum erfaßt und weiterverarbeitet wird. Bei Autotelefonen kann z. B. das Freisprechen verbes­ sert werden, indem die Sprache über den Lautsprecher aufgenommen und ohne zusätzliches Freisprechmikrofon in das Autotelefon eingekoppelt wird. Diese Sprachverar­ beitung ist jedoch auch bei anderen sprachgesteuerten Systemen anwendbar. Darüber hinaus sind beliebig viele aus unterschiedlichen Quellen stammende Stör­ schallanteile kompensierbar. Im Fahrzeuginnenraum kön­ nen Störschallanteile in Form von drehzahlabhängigem "Motorbrummen", Getrieberasseln sowie Reifen- und Wind­ geräuschen vorliegen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Sie zeigt eine mögliche Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung des Differenzschalls und eine mögliche Aus­ gestaltung zu dessen Weiterverarbeitung.
Ein Lautsprecher L befindet sich in einem hier nicht dargestellten Innenraum eines Kraftfahrzeugs.
Eine elektrische Leitung zur Übertragung eines elektri­ schen Signals Ia zur Erzeugung des über den Lautspre­ cher L abzugebenden Ausgangsschalls AS ist über einen Verstärker V und einen Dämpfungswiderstand R am elek­ trischen Anschluß des Lautsprechers L angeschlossen. Eine weitere elektrische Leitung zur Signalführung des Ausgangssignals Ia ist an einem ersten Eingang einer Subtraktionseinheit S angeschlossen. Der zweite Eingang der Subtraktionseinheit S ist mit dem Ausgang des Laut­ sprechers L verbunden. Der Ausgang der Subtrakti­ onseinheit S führt zum Eingang einer Auswerteeinheit A. Ein erster Ausgang der Auswerteeinheit A ist mit der elektrischen Leitung zur Führung des Ausgangssignals Ia vor dem Eingang des Verstärkers V verbunden. Der zweite Ausgang der Auswerteeinheit A führt zu einem Autotele­ fon T.
Das Ausgangssignal Ia wird in den elektrischen Anschluß des Lautsprechers L eingeprägt, wodurch der Lautspre­ cher L den Ausgangsschall AS abgibt. Ferner wird durch den im Fahrzeuginnenraum vorherrschenden Gesamtschall eine dem Gesamtschall entsprechende Bewegung der Mem­ bran des Lautsprechers L erzwungen. Diese erzwungene Membranbewegung erzeugt am elektrischen Anschluß des Lautsprechers L ein Gesamtsignal IGS. Das Gesamtsignal IGS setzt sich aus dem Ausgangssignal Ia und einem Dif­ ferenzsignal Id, das sich aus einem Differenzschall DS ergibt, zusammen. Der Differenzschall DS stellt den Schall im Fahrzeuginnenraum dar, der sich aus dem Ge­ samtschall GS abzüglich des Ausgangsschalls AS ergibt. Der Gesamtschall GS besteht wiederum aus dem durch den Lautsprecher L gerade abgegebenen Ausgangsschall AS und aus anderweitig entstandenem Schall, der z. B. in einen Störschallanteil SS, wie z. B. Motorbrummen und Getrie­ berasseln, sowie in einen Nutzschallanteil NS, wie z. B. Gespräche von Personen, unterteilbar ist. Der Diffe­ renzschall DS setzt sich demnach in diesem Beispiel aus dem Störschallanteil SS und dem Nutzschallanteil NS zu­ sammen. Das zugehörige Differenzsignal Id wird in der Subtraktionseinheit S ermittelt. Die Subtraktionsein­ heit S subtrahiert das Ausgangssignal Ia vom Gesamtsi­ gnal IGS. Das Ausgangssignal Ia wird vor dem Verstär­ ker V, zumindest jedoch vor dem hochohmigen Dämpfungswiderstand R abgegriffen, da nach dem Dämp­ fungswiderstand R das Differenzsignal Id überlagert ist.
Ist die sogenannte Subtraktionseinheit S beispielsweise ein adaptives digitales Filter, findet als Subtrakti­ onsvorgang eine Dekorrelation statt.
Das in der Subtraktionseinheit S ermittelte Differenz­ signal Id wird in der Auswerteeinheit A weiterverarbei­ tet:
Eine Sprachverarbeitung in der Auswerteeinheit A ermit­ telt aus dem Differenzsignal Id ein einem Gespräch im Fahrzeuginnenraum entsprechendes Nutzsignal Isprache, das in diesem Fall dem Nutzschallanteil NS entspricht. Das Nutzsignal Isprache wird in diesem Ausführungsbei­ spiel zur Verbesserung des freisprechenden Telefonie­ rens verwendet, indem das Nutzsignal Isprache über den zweiten Ausgang der Auswerteeinheit A in das Autotele­ fon T und/oder auch in andere hier nicht dargestellte sprachgesteuerte Systeme eingeprägt wird.
Eine Störschallerkennung in der Auswerteeinheit A er­ mittelt aus dem Differenzsignal Id darüber hinaus ein Störsignal Istör, das dem Störschallanteil SS ent­ spricht. Aus dem Störsignal Istör wird ein Störschall- Kompensationssignal I*stör gebildet, das in die Leitung des Ausgangssignals Ia zur Erzeugung des Aus­ gangsschalls AS rückgeführt wird.
Da der Lautsprecher L vorteilhafterweise ein Lautspre­ cher der Radioanlage ist, setzt sich der Ausgangsschall AS in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Radioschall RS und dem durch I*stör erzeugten Kompensationsschall KS des durch Istör dargestellten Störschalls (Ia = Ir + I*stör) zusammen.
Mit dieser Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Schallinformation, die auf einfache und kostengünstige Weise ermittelbar ist, möglich.

Claims (2)

1. Verfahren zur Messung eines Differenzschalls durch Subtraktion eines vorgegebenen, über einen Laut­ sprecher gerade abgegebenen Schalls von einem mit­ tels eines akustischen Sensors erfaßten Ge­ samtschall, dadurch gekennzeichnet, daß der Laut­ sprecher (L) gleichzeitig als der akustische Sen­ sor des Gesamtschalls (GS) verwendet wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Differenzschall (DS) minde­ stens ein zu kompensierender Störschallanteil (SS) und/oder mindestens ein zu verstärkender Nutz­ schallanteil (NS) ermittelt wird.
DE4303921A 1993-02-10 1993-02-10 Verfahren zur Messung eines Differenzschalls durch Subtraktion eines über einen Lautsprecher gerade abgegebenen Schalls von einem Gesamtschall Withdrawn DE4303921A1 (de)

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