DE4326746A1 - Lautstärkeregelgerät - Google Patents
LautstärkeregelgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lautstärkeregelung für
ein Tonwiedergabegerät, das in einer lauten Umgebung
verwendet wird.
In Geräten mit einer Tonausgabevorrichtung, wie einem
Fernsehgerät, einem Radio oder einem Tonbandgerät
wurde versucht, die Lautstärke in Abhängigkeit von
den Pegeländerungen des umgebenden Lärms zu regeln.
Bei in einer lauten Umgebung verwendeten Tonwieder
gabegeräten wie einem Autoradio oder einer Autoste
reoanlage wurde versucht, die Wiedergabelautstärke
automatisch in Abhängigkeit vom Pegel des umgebenden
Lärms anzuheben, um einen bevorzugten Hörzustand
selbst in einer geräuschvollen Situation aufrecht zu
erhalten.
Typische Geräte sind die folgenden: (a) ein Gerät,
bei dem ein gemischter Ton aus dem umgebenden Lärm
und einem Lautsprecherton durch ein Mikrofon erfaßt
und die Pegeldifferenz zwischen dem erfaßten Signal
und dem von einer Tonsignal-Ausgangsschaltung ausge
gebenen Signal berechnet wird, um den Pegel des umge
benden Lärms zu erfassen, wodurch die Verstärkung der
Tonsignal-Ausgangsschaltung gesteuert wird; (b) ein
Gerät, bei dem der umgebende Lärm nur dann erfaßt
wird, wenn kein Ton vom Lautsprecher erzeugt wird, um
einen Tonpegel entsprechend dem umgebenden Lärm zu
erhalten, wodurch die Lautstärke durch Aufrechterhal
tung desselben Pegels, wenn der Lautsprecher einen
Ton erzeugt, geregelt wird; (c) ein Gerät, bei dem
ein umgebender Lärm erfaßt wird, indem ein gemischter
Ton des umgebenden Lärms und eines Lautsprechertons
von einem Mikrofon auf genommen wird, erzeugt ein den
Lautsprecherton aus dem von der Tonsignal-Ausgangs
schaltung ausgegebenen Signal nachahmendes Signal
durch Verwendung eines Anpassungsfilters, wodurch die
Lautstärke in Abhängigkeit von dem Pegel des umgeben
den Lärms geregelt wird.
Bezüglich des Gerätes (a) ist eine angemessene Rege
lung durch Erfassung des Pegels der Signalkomponente
des umgebenden Lärms getrennt vom gemischten Signal
des umgebenden Lärms und des Lautsprechertons schwie
rig, da die vom Mikrofon erfaßte Lautsprechertonkom
ponente stark unterschiedlich gegenüber dem ursprüng
lichen elektrischen Signal ist aufgrund der Phasen
verzögerung des Lautsprechertons, des Frequenzan
sprechverhaltens des Lautsprechers und der Widerhall
eigenschaften des Raums.
Das Gerät (b) ist unpraktisch, wenn es an einem Ort
verwendet wird, an dem sich der umgebende Lärm plötz
lich oder periodisch ändert, während der Lautsprecher
einen Ton erzeugt, und insbesondere, wenn der Ton
kontinuierlich wie bei einem Musikstück ist, ist die
Regelung nahezu unmöglich, weil der Lautsprecher kaum
aufhört, einen Ton zu erzeugen.
Hinsichtlich des Geräts (c) ist es schwierig, obwohl
es normal funktioniert, wenn die Tonquelle einohrig
ist, im Fall der Stereowiedergabe den umgebenden Lärm
zu erfassen; obgleich die Summe des rechten und lin
ken Signals als Eingabe in das Anpassungsfilter ver
wendet wird, wird es durch die Positionen des Mikro
fons und des Lautsprechers oder die Gestalt des Raums
beeinträchtigt.
Fig. 1 enthält ein Blockschaltbild eines Beispiels
eines herkömmlichen Lautstärkeregelgeräts des Typs
(c), das in der japanischen Patentanmeldung-Offenle
gungsschrift Nr. Hei. 4-053228 (1992) vorgeschlagen
wird. Hierin sind gezeigt: eine Tonquelle 101, Ver
stärker 104, 105 und 106, Lautsprecher 107 und 108,
ein Mikrofon 109, A/D-Wandler 110, 111 und 112, ein
Anpassungsfilter 113, eine Subtraktionsvorrichtung
115, eine Pegelbeurteilungsvorrichtung 116 zur Pegel
umwandlung des A/D-gewandelten Signals und zum Ver
gleich des Pegels mit dem Bezugspegel, Signalwandler
118 und 120 zur Pegelumwandlung der Ausgangssignale
der Subtraktionsvorrichtung 115 bzw. des A/D-Wandlers
112, und ein Addierer 121 zur Addition der Ausgangs
signale der A/D-Wandler 110 und 111.
Bei dem so gebildeten Gerät wird durch Verwendung des
Anpassungsfilters 113 ein nachahmendes Lautsprecher
signal mit einer Charakteristik, die einem Signal auf
dem Weg von den Lautsprechern 107 und 108 zum Mikro
fon 109 eng angenähert ist, von dem Ausgangssignal
des Mikrofons 109 weggenommen. Der Pegel des umgeben
den Lärms wird als das Ausgangssignal des Signalwandlers
120 erhalten, wenn ein Signal von der Tonquelle
101 nicht erzeugt wird; und wenn ein Signal von der
Tonquelle 101 erzeugt wird, werden der geschätzte
Wert des Pegels des umgebenden Lärms und der Pegel
des gemischten Tons aus dem Lautsprecherton und dem
umgebenden Lärm als den Ausgangssignalen der Signal
wandler 118 bzw. 120 erhalten.
Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der in dem
Gerät nach Fig. 1 erhaltenen Signale, wobei A den vom
Mikrofon erhaltenen Pegel des gemischten Tons aus dem
umgebenden Lärm und dem Lautsprecherton, B den Pegel
des vom herkömmlichen Gerät erfaßten umgebenden Lärms
und C den vom Mikrofon erhaltenen Pegel des umgeben
den Lärms, wenn kein Ton vom Lautsprecher erzeugt
wird, anzeigen. Hierin wird der umgebende Lärm nach
ahmend vom Lautsprecher wiedergegeben und zum Laut
sprecherton addiert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht ein geringer
unterschied zwischen dem Pegel B des erfaßten umge
benden Lärms und dem Pegel C des umgebenden Lärms,
der erhalten wird, wenn der Lautsprecherton nicht
erzeugt wird, so daß der umgebende Lärm nicht richtig
erfaßt wird.
Darüber hinaus wird bei diesem Stand der Technik die
Stärke des Lautsprechertons nicht berücksichtigt,
obwohl der Pegel des Lautsprechertons in Abhängigkeit
vom umgebenden Lärm gesteuert werden kann. Bei dieser
Art von Lautstärkeregelgerät ist es, um die Änderung
der Lautstärke relativ zum Pegel des umgebenden Lärms
an die menschlichen Höreigenschaften anzupassen, er
forderlich, den Lautstärke-Verstärkungsgrad entspre
chend dem Pegel des vom Tongerät wiedergegebenen Tons
zu ändern. Das heißt, daß, je höher der Pegel des vom
Tongerät wiedergegebenen Tons ist, desto kleiner
sollte der Verstärkungsgrad der entsprechend demsel
ben Pegel des umgebenden Lärms zu verstärkenden Laut
stärke sein.
Als Maßnahme wird vorgeschlagen, ein Lautstärkeregel
gerät zu verwenden, das in der Lage ist, den Verstär
kungsgrad zum Lärmpegelsignal in Abhängigkeit vom
eingestellten Lautstärkepegel durch eine Lautstärke
Änderungsvorrichtung zu ändern. Fig. 3 zeigt ein
Blockschaltbild eines herkömmlichen Lautstärkeregel
geräts, das in der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 3-13726 (1991) offenbart ist. Hierin sind
dargestellt: ein spannungsgesteuerter Verstärker
(VCA) 360, ein Leistungsverstärker 361, ein Lautspre
cher 362, eine Lärmerfassungsschaltung 363, eine
Lautstärkeregeleinrichtung 364, ein Addierer 365,
eine Lautstärkeveränderungsvorrichtung 366 und eine
Lautstärkeeinstellvorrichtung 367.
Bei dieser Ausbildung geht ein Tonsignal durch den
VCA 360 und den Leistungsverstärker 361 hindurch und
wird vom Lautsprecher 362 wiedergegeben. Der Verstär
kungsgrad des VCA 360 wird vom Ausgangssignal des
Addierers 365 gesteuert. In den Addierer 365 werden
das von der Lärmerfassungsschaltung 363 erfaßte und
von der Lautstärkeegeleinrichtung 364 geregelte
Lärmpegelsignal sowie das von der Lautstärkeeinstell
vorrichtung 376 ausgegebene Signal eingegeben zur
Erzeugung eines Lautstärkepegelssignals entsprechend
der gewünschten Lautstärke des Benutzers bei Empfang
eines Lautstärkezunahme- oder -abnahmesignals von der
Lautstärkeänderungsvorrichtung 366. Bei dieser Aus
bildung wird die Lautstärke entsprechend dem von der
Lärmerfassungsschaltung 363 erfaßten Lärm geregelt.
Die Lautstärkeregeleinrichtung 364 ändert den Ver
stärkungsgrad gegenüber dem Lärmpegelsignal entspre
chend der eingestellten Lautstärke zum Zeitpunkt des
Empfangs des Ausgangssignals von der Lautstärkeände
rungsvorrichtung 366. Genauer gesagt, wird, wie durch
ein Symbol h2 in Fig. 4 gezeigt ist, wenn der Tonpe
gel (e2) hoch ist, der Verstärkungsgrad (g2) gegen
über dem Lärmpegel verringert, um den Lautstärkean
stieg gegenüber dem Lärmanstieg zu reduzieren, und
wie durch ein Symbol h1 gezeigt ist, wird demgegen
über, wenn der Tonpegel (e1) niedrig ist, der Ver
stärkungsgrad (g1) gegenüber dem Lärmpegel erhöht, um
den Lautstärkeanstieg gegenüber dem Lärmanstieg zu
erhöhen, so daß die Lautstärkeregelung gegenüber dem
umgebenden Lärm besser dem Hörsinn angepaßt ist.
Jedoch wird der Lautsprecherton tatsächlich gehört,
so daß es, wenn der Lautstärkeverstärkungsgrad in
Abhängigkeit von der eingestellten Lautstärke durch
die Lautstärkeänderungsvorrichtung 366 geregelt wird
oder wenn der Lautstärkeverstärkungsgrad in Abhängig
keit vom Ausgangssignal der Lautstärkeregeleinrich
tung 364 geregelt wird, weiterhin erforderlich ist,
den Lautstärkeverstärkungsgrad in Abhängigkeit von
der Leistung des verwendeten Lautsprechers zu regeln.
Außerdem ist es, da die Zunahme des Tonsignals gegen
über dem Lärmpegel bestimmt wird, durch die Darstel
lung des Tonsignalpegels mit der eingestellten Laut
stärke, unmöglich, einen Mangel oder einen Überschuß
an Hörlautstärke zu vermeiden aufgrund einer Diffe
renz in den Aufzeichnungspegeln von Musikquellen oder
von Pegeländerungen in Musiksätzen.
Darüber hinaus sind beim Lautstärkeregelgerät gemäß
Fig. 1 das Signal vom Mikrofon 109 und das Eingangs
signal des Anpassungsfilters 113 gewöhnlich digitale
Signale vom AID-Wandler 112, aber zu dieser Zeit muß,
da die Eingabe in den A/D-Wandler vom Mikrofon inner
halb eines bestimmten Bereichs sein muß, der Mikro
fonausgangspegel jederzeit auf den optimalen Wert in
Abhängigkeit von den Positionen der Lautsprecher 107,
108 und des Mikrofons 109 geregelt werden.
Übrigens wird die Empfindung eines Mangels der Laut
stärke aufgrund des Lärms hauptsächlich durch eine
Überdeckung des Tonsignals durch den Lärm bewirkt;
die zu überdeckende Tonsignalkomponente ist im Fre
quenzbereich einer größeren Lärmkomponente größer und
im Frequenzbereich einer kleineren Lärmkomponente
kleiner. Beispielsweise hat das Automobil-Fahrge
räusch eine größere Komponente bei niedrigeren Fre
quenzen und eine kleinere Komponente bei höheren Fre
quenzen.
Wenn daher beim herkömmlichen Gerät die Wiedergabe
lautstärke gleichförmig geregelt wird ohne Beachtung
der Frequenz des Tonsignals, ist die Wirkung im Fre
quenzbereich mit größeren Geräuschkomponenten ungenü
gend und im Frequenzbereich mit kleineren Geräusch
komponenten zu stark. Wenn eine derartige bloße Ver
stärkungszunahme für das Automobil-Fahrgeräusch
durchgeführt wird, ist die Empfindung eines Lautstär
kemangels im Niedrigfrequenzbereich und eines Laut
stärkeüberschusses im Hochfrequenzbereich unvermeid
bar.
Als Lösung kann eine Frequenzcharakteristik kompen
siert werden, indem der Niedrigfrequenzbereich des
Tonsignals verstärkt oder der Hochfrequenzbereich
gedämpft wird durch Annahme des Geräuschspektrums,
aber dies ist keine ausreichende Lösung, wenn sich
das Geräuschspektrum verändert.
Die Erfindung dient zur Lösung der vorstehenden Pro
bleme und es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Laut
stärkeregelgerät zu schaffen, das die Ausgangslaut
stärke des Lautsprechers in Abhängigkeit vom erfaßten
umgebenden Lärm- oder Geräuschpegel mit hoher Genau
igkeit regelt, das die Ausgangslautstärke des Laut
sprechers durch Regelung des Verstärkungsgrades der
Lautstärke in Abhängigkeit vom Pegel des durch den
Lautsprecher wiedergegebenen Tons regelt und das eine
angemessene Lautstärke über das gesamte Frequenzband
des Tonsignals aufrechterhält, indem die Abnahme der
Hörlautstärke aufgrund des umgebenden Lärms während
der Musikwiedergabe geeignet kompensiert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmli
chen Lautstärkeregelgeräts vom Typ
(c),
Fig. 2 ein Diagramm eines beispielhaften Er
gebnisses der Lautstärkeregelung des
herkömmlichen Geräts vom Typ (c),
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines anderen her
kömmlichen Lautstärkeregelgeräts,
Fig. 4 ein die Arbeitsweise des herkömmlichen
Lautstärkeregelgeräts nach Fig. 3 er
läuterndes Diagramm,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
regelgeräts nach einem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 ein Diagramm eines beispielhaften Er
gebnisses der Lautstärkeregelung beim
ersten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung,
Fig. 7 ein Blockschaltbild mit einer Verzöge
rungsvorrichtung beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
regelgeräts nach einem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
pegelgeräts nach einem dritten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 10 ein die Arbeitsweise eines digitalen
Signalprozessors (DSP) zum Schätzen
des Pegels des umgebenden Lärms beim
dritten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung zeigendes Flußdiagramm,
Fig. 11 ein die Arbeitsweise eines Mikrocompu
ters beim dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigendes Flußdiagramm,
Fig. 12 ein die Arbeitsweise eines Mikrocompu
ters beim dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigendes Flußdiagramm,
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
regelgeräts nach einem vierten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 14 ein die Arbeitsweise des Lautstärkere
gelgeräts nach dem vierten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung er läutern
des Diagramm,
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
regelgeräts nach einem fünften Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 16 ein Blockschaltbild mit einer Verzöge
rungsvorrichtung vor der Tonsignal-
Analysevorrichtung beim fünften Aus
führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 17 ein Blockschaltbild mit einer Verzöge
rungsvorrichtung vor der Tonsignal-
Filtervorrichtung beim fünften Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 18 ein Blockschaltbild eines Lautstärke
regelgeräts nach einem sechsten Aus
führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 19 ein Blockschaltbild eines Anpassungs
filters beim sechsten Ausführungsbei
spiel der Erfindung, und
Fig. 20 ein Blockschaltbild mit einer Verzöge
rungsvorrichtung beim sechsten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 5 sind dargestellt: ein Tonquelle 101, Steu
erverstärker 102 und 103, Verstärker 104, 105 und
106, Lautsprecher 107 und 108, ein Mikrofon 109, A/D-
Wandler 110, 111 und 112, Anpassungsfilter 113 und
114, eine Subtraktionsvorrichtung 115, Pegelbeurtei
lungsvorrichtungen 116 und 117 zur Umwandlung des
Pegels von A/D-gewandelten Signalen und zum Vergleich
des Pegels mit dem Bezugspegel, ein Signalwandler 118
zur Umwandlung des Pegels des Ausgangssignals der
Subtraktionsvorrichtung 115, und eine Verstärkungs
steuervorrichtung 119 zum Liefern eines Verstärkungs
steuersignals entsprechend dem Ausgangssignal des
Signalwandlers zu den Steuerverstärkern 102 und 103.
Bei dem so ausgebildeten Lautstärkeregelgerät passie
ren die rechten und linken Kanalsignale von der Ton
quelle 101 die Steuerverstärker 102 und 103 und wer
den dann zu den Verstärkern 104 und 105 sowie zu den
A/D-Wandlern 110 und 111 geführt. Die Ausgangssignale
der Verstärker 104 und 105 werden in die Lautsprecher
107 bzw. 108 eingegeben und als Schallwellen ausgege
ben. Der umgebende Lärm und der Lautsprecherton wer
den vom Mikrofon 109 aufgenommen und über den Ver
stärker zum A/D-Wandler 112 geführt.
Die digitalen Ausgangssignale der A/D-Wandler 110 und
111 werden zu den Anpassungsfiltern 113 und 114 ge
liefert, um gefiltert zu werden, und deren Ausgangs
signale werden der Subtraktionsvorrichtung 115 zuge
führt. Die digitalen Ausgangssignale des A/D-Wandlers
112 werden ebenfalls zur Subtraktionsvorrichtung ge
führt und das Ergebnis der Subtraktion der beiden
Ausgangssignale der Anpassungsfilter 113 und 114 vom
Ausgangssignal des A/D-Wandlers 112 wird zum Signal
wandler 118 und auch zu den Anpassungsfiltern 113 und
114 als Koeffizienten-Aktualisierungssignale gelie
fert.
Der Filterkoeffizient des Anpassungsfilters 113 wird
aktualisiert, um das Signal vom A/D-Wandler 110 näher
an das Signal heranzubringen, das den Steuerverstär
ker 102 zum Verstärker 104 hin passiert, vom Laut
sprecher 107 als Schallwelle emittiert und vom Mikro
fon 109 aufgenommen wird und dann über den Verstärker
106 den A/D-Wandler 112 erreicht. Der Filterkoeffi
zient des Anpassungsfilters 114 wird aktualisiert, um
das Signal vom A/D-Wandler 111 näher an das Signal
heranzubringen, das den Steuerverstärker 103 zum Ver
stärker 105 hin passiert, vom Lautsprecher 108 als
Schallwelle emittiert und vom Mikrofon 109 aufgenom
men wird und dann über den Verstärker 106 den A/D-
Wandler 112 erreicht.
Hierin ist der Koeffizienten-Aktualisierungsalgorith
mus zum asymtotischen Minimieren eines Fehlersignals
von der Subtraktionsvorrichtung 115 bekannt. Als Er
gebnis wird die vom Mikrofon 109 erfaßte Lautspre
chertonkomponente ausgelöscht und ein korrekter umge
bender Lärm wird erhalten.
Das Eingangssignal des Signalwandlers 118 wird in
einen Gleichstrom mit einer Zeitkonstante, die der
Zeitkonstante des Tonpegelmessers angenähert ist,
umgewandelt, und wird weiterhin logarithmisch umge
wandelt und als ein Dezibelwert zur Verstärkungssteu
ervorrichtung 119 ausgegeben. Demgemäß wird ein Ver
stärkungssteuersignal von der Verstärkungssteuervor
richtung 119 zu den Steuerverstärkern 102 und 103
gesandt.
Die Ausgangssignale der A/D-Wandler 110 und 111 wer
den zu den Anpassungsfiltern 113 und 114 gesandt, und
ebenso zu den Pegelbeurteilungsvorrichtungen 116 und
117, um in Gleichströme mit einer Zeitkonstante, die
der Zeitkonstante des Tonpegelmessers angenähert ist,
umgewandelt und mit dem Bezugspegel verglichen zu
werden. Wenn die von den A/D-Wandlern 110 und 111
ausgegebenen Signale kleiner als der Bezugspegel
sind, werden die Signale unabhängig zu den Anpas
sungsfiltern 113 und 114 gesandt, um diese so zu
steuern, daß die Koeffizienten ohne Aktualisierung
aufrechterhalten werden. Als Ergebnis wird, wenn ei
ner der Eingangspegel der Anpassungsfilter 113 und
114 kleiner als der Bezugspegel ist, nur das Filter
mit einem größeren Eingangspegel aktualisiert, wäh
rend das andere den geschätzten Wert nicht beein
flußt. Wenn beide Eingangssignale kleiner als der
Bezugspegel sind, werden die Koeffizienten nicht zu
außergewöhnlichen Werten aktualisiert; wenn das näch
ste Mal ein Signal mit einem normalen Pegel zugeführt
wird, werden das Filtern und Aktualisieren der Koef
fizienten unter optimalen Bedingungen durchgeführt.
Wenn bei dem so ausgebildeten Gerät ein Signal von
der Tonquelle 101 nicht ausgegeben wird, wird der
Pegel des umgebenden Lärms als Ausgangssignal des
Signalwandlers 118 erhalten. Wenn ein Signal von der
Tonquelle 101 ausgegeben wird, wird ein geschätzter
Wert des Pegels des umgebenden Lärms in dem Ausfüh
rungsbeispiel als das Ausgangssignal des Signalwand
lers 118 erhalten. Wenn zu dieser Zeit das vom Mikro
fon 109 aufgenommene Signal im Pegel umgewandelt
wird, wird der Pegel eines gemischten Tons aus dem
Lautsprecherton und dem umgebenden Lärm erhalten.
Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm des vom Ge
rät nach Fig. 5 erhaltenen Ergebnisses, in welchem A
den Pegel des gemischten Tons aus dem umgebenden Lärm
und dem Lautsprecherton, der vom Mikrofon auf genommen
wird, D den geschätzten Pegel des im Ausführungsbei
spiel erfaßten umgebenden Lärms und C den tatsächli
chen Pegel des vom Mikrofon aufgenommenen umgebenden
Lärms ohne Erzeugung des Lautsprechertons anzeigen.
Der umgebende Lärm wird hierbei nachahmend wiederge
geben und durch den Lautsprecher addiert.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Pegel des umgeben
den Lärms im Ausführungsbeispiel korrekt erhalten
wird, wenn das Signal des Tongeräts ein Stereosignal
ist.
Übrigens können auch Verzögerungsmittel vorgesehen
sein zum Aufschieben der Steuerung für eine angemes
sene Zeit nach dem Beginn des Betriebs der Anpas
sungsfilter 113 und 114, da die Umwandlung der Anpas
sungsfilter 113 und 114 in einem gewissen Grad einige
Zeit erfordert. Fig. 7 enthält ein Blockschaltbild,
das Verzögerungsvorrichtungen 130 und 131 nach den
Anpassungsfiltern 113 bzw. 114 vorsieht, wobei die
gleichen Teile wie in Fig. 5 mit den gleichen Bezugs
zeichen versehen sind. Zu Beginn ihres Betriebs sen
den die Anpassungsfilter 113 und 114 das Signal an
die Verzögerungsvorrichtungen 130 und 131, das den
Betriebsbeginn anzeigt. Bei Empfang des Signals
schieben die Verzögerungsvorrichtungen 130 und 131
die Steuerung durch die Steuerverstärker 102 und 103
für eine angemessene Zeit auf und senden dann ein
Steuerstartsignal zur Verstärkungssteuervorrichtung
119, so daß die Lautstärke für eine bestimmte Zeit
nicht geregelt wird, bis die Anpassungsfilter 113 und
114 nach dem Beginn ihres Betriebs bis zu einem ge
wissen Ausmaß eingestellt sind, wodurch ein fehler
hafter Betrieb vermieden wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden die Teile vom
Anpassungsfilter 113 bis zur Verstärkungssteuerschal
tung 119 als unabhängige Vorrichtungen beschrieben,
jedoch kann ihre Funktion durch einen programmierten
Prozeß unter Verwendung eines digitalen Signalprozes
sors (DSP) realisiert werden.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungs
beispiels des Lautstärkeregelgeräts nach der Erfin
dung, welches aufweist: eine Tonquelle 201, Steuer
verstärker 202 und 203, Verstärker 204, 205 und 206,
Lautsprecher 207 und 208, ein Mikrofon 209, ein Wi
derstandsdämpfungsglied 210, AID-Wandler 211, 212 und
213, Anpassungsfilter 214 und 215, eine Subtraktions
vorrichtung 216, einen Addierer 217, Signalwandler
218, 219 und 220 für die Pegelumwandlung der A/D-ge
wandelten Signale, eine Verstärkungssteuerschaltung
221 zur Lieferung eines Verstärkungssteuersignals in
Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Signalwand
ler 219 und 220 zu den Steuerverstärkern 202 und 203,
einen Bezugssignalgenerator 222, eine Dämpfungssteu
ervorrichtung 223 zum Betrieb des Bezugssignalgenera
tors 222 und zur Lieferung eines Dämpfungssteuersi
gnals entsprechend dem Ausgangssignal des Signalwand
lers 218 zu dieser Zeit zum Widerstandsdämpfungsglied
210, und eine Koeffizientenhaltevorrichtung 224 zum
Halten des bestimmten Dämpfungskoeffizienten.
Bei dem derart ausgebildeten Lautstärkeregelgerät
werden die Signale des rechten und des linken Kanals
von der Tonquelle 201 jeweils über die Steuerverstär
ker 202 und 203 zu den Verstärkern 204 und 205 sowie
den A/D-Wandlern 212 und 213 geführt. Die Ausgangs
signale der Verstärker 204 und 205 werden zu den
Lautsprechern 207 bzw. 208 geliefert und als Schall
wellen emittiert. Der umgebende Lärm und der Laut
sprecherton, die vom Mikrofon 209 aufgenommen werden,
werden über den Verstärker 206 und das Widerstands
dämpfungsglied 210 zum A/D-Wandler 211 geführt.
Andererseits werden die digitalen Ausgangssignale von
den A/D-Wandlern 212 und 213 zu den Anpassungsfiltern
214 und 215 geführt, um gefiltert zu werden, und die
gefilterten Ausgangssignale werden zur Subtraktions
vorrichtung 216 und zum Addierer 217 geliefert. Das
digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers 211 wird
auch zur Subtraktionsvorrichtung 216 geführt, von
welcher die Ausgangssignale beider Anpassungsfilter
214 und 215 subtrahiert werden. Das Subtraktionser
gebnis gelangt zum Signalwandler 219 und wird auch
als Koeffizientenaktualisierungssignal zu den Anpas
sungsfiltern 214 und 215 geliefert.
Die Ausgangssignale der Anpassungsfilter 214 und 215
werden auch zum Addierer 217 geführt und ihre Summe
wird in den Signalwandler 220 eingegeben.
Demgemäß wird der Koeffizient des Anpassungsfilters
214 aktualisiert, um das Signal vom A/D-Wandler 212
näher an das Signal heranzubringen, das durch den
Steuerverstärker 202 zum Verstärker 204 hindurchgeht,
vom Lautsprecher 207 als Schallwelle emittiert und
vom Mikrofon 209 aufgenommen wird und dann über den
Verstärker 206 und das Widerstanddämpfungsglied 210
den A/D-Wandler 211 erreicht. Daneben wird der Koef
fizient des Anpassungsfilters 215 aktualisiert, um
das Signal vom A/D-Wandler 213 näher an das Signal
heranzubringen, das durch den Steuerverstärker 203
zum Verstärker 205 hindurchgeht, vom Lautsprecher 208
als Schallwelle emittiert und vom Mikrofon 209 aufge
nommen wird und dann über den Verstärker 206 und das
Widerstandsdämpfungsglied 210 den A/D-Wandler 211
erreicht.
Hierbei ist der Koeffizienten-Aktualisierungsalgo
rithmus zum asymptotischen Minimieren eines Fehler
signals von der Subtraktionsvorrichtung 216 bekannt.
Im Ergebnis wird die vom Mikrofon 209 erfaßte Laut
sprechertonkomponente gelöscht und ein korrekter um
gebender Lärm wird erhalten.
Die Eingangssignale der Signalwandler 219 und 220
werden jeweils in Gleichströme mit einer Zeitkonstan
te, die der Zeitkonstante des Tonpegelmessers angenä
hert ist, umgewandelt, und weiterhin logarithmisch
umgewandelt und als Dezibelwerte zur Verstärkungs
steuervorrichtung 221 ausgegeben. Demgemäß wird ein
Verstärkungssteuersignal von der Verstärkungssteuer
schaltung 221 zu den Steuerverstärkern 202 und 203
gesandt.
Andererseits wird das Ausgangssignal des A/D-Wandlers
211 sowohl zur Subtraktionsvorrichtung 216 und zum
Signalwandler 218 gesandt und in einen Gleichstrom
mit einer Zeitkonstante, die der Zeitkonstante des
Tonpegelmessers angenähert ist, umgewandelt, und wei
terhin logarithmisch umgewandelt und als Dezibelwert
zur Dämpfungssteuervorrichtung 223 gesandt.
Die Dämpfungssteuervorrichtung 223 stellt üblicher
weise den Dämpfungskoeffizienten des Widerstandsdämp
fungsglieds 210 auf den in der Koeffizientenhaltevor
richtung 224 gehaltenen Wert ein. Wenn eine Verstär
kungssteuerung entsprechend dem Eingangssignal des
Mikrofons 209 gefordert wird, bewirkt die Steuervor
richtung 223, daß der Bezugssignalgenerator 222 ein
Einstellsignal erzeugt. Zu dieser Zeit wird die Dämp
fungsgröße des Widerstandsdämpfungsglieds 210 so ge
steuert, daß der Pegel des Signals, das von den Steu
erverstärkern 202 und 203 über die Verstärker 204 und
205 von den Lautsprechern 207 und 208 als Schallwelle
ausgegeben wird, vom Mikrofon 209 aufgenommen wird
und über das Widerstandsdämpfungsglied 210, den A/D-
Wandler 211 und den Signalwandler 218 in die Dämp
fungssteuervorrichtung 223 eingegeben wird, innerhalb
eines angemessenen Bereichs einstellbar ist, während
der Dämpfungskoeffizient in der Koeffizientenhalte
vorrichtung 224 gehalten wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel werden die Teile vom
Anpassungsfilter 214 bis zur Verstärkungssteuervor
richtung 221 als unabhängige Vorrichtungen beschrie
ben, aber ihre Funktion kann durch ein Programm unter
Verwendung eines digitalen Signalprozessors reali
siert werden.
Fig. 9 enthält ein Blockschaltbild, das ein anderes
Ausführungsbeispiel des Lautstärkeregelgeräts nach
der Erfindung zeigt, in welchem dieselben Teile wie
in Fig. 8 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. In Fig. 9 sind ein digitaler Signalprozessor
(DSP) 225 für die Lautstärkeverstärkung, ein DSP 226
zur Erfassung der Pegel des umgebenden Lärms und der
Tonwiedergabe in der gleichen Weise wie in den Vor
richtungen 214 bis 220 in Fig. 8, ein Mikrocomputer
227 und ein nichtflüchtiger Speicher 228 dargestellt.
Die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels
wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 10 und 11
erläutert. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm, das den
Ablauf eines im DSP 226 gespeicherten Programms wie
dergibt, und die Fig. 11 und 12 zeigen
Flußdiagramme,
die den Ablauf eines im Mikrocomputer 227 gespei
cherten Programms wiedergeben.
Bei dem derart ausgebildeten Lautstärkeregelgerät
werden die Signale des rechten und linken Kanals von
der Tonquelle 201 über den DSP 225 für die Lautstär
keverstärkung zu den Verstärkern 204 und 205 sowie
den A/D-Wandlern 212 und 213 geführt. Die Ausgangs
signale der Verstärker 204 und 205 werden jeweils zu
den Lautsprechern 207 und 208 geliefert und als
Schallwellen emittiert. Der umgebende Lärm und der
Lautsprecherton, die vom Mikrofon 209 aufgenommen
werden, werden über den Verstärker 206 und das Wider
standsdämpfungsglied 210 in den A/D-Wandler 211 ein
gegeben.
Der DSP 226 zum Schätzen des Lärmpegels empfängt zu
erst die Daten von den A/D-Wandlern 211 bis 213, wenn
die Leistungsquelle eingeschaltet wird, wie in Fig.
10 gezeigt ist (S1). Dann werden die Daten des von
den Lautsprechern 207 und 208 wiedergegebenen Tons,
die von den A/D-Wandlern 212 und 213 empfangen wer
den, durch digitale FIR-Filter (finite impulse
response) mit variablen Koeffizienten gefiltert (S2).
Der geschätzte Wert des Lärmpegels wird erhalten
durch Subtraktion der Daten des Filterungsergebnisses
von den Daten des vom Mikrofon 209 aufgenommenen
Tons, die vom A/D-Wandler 211 empfangen werden (S3).
Durch Verwendung des Subtraktionsergebnisses wird der
Koeffizient des Filters mit variablem Koeffizienten
aktualisiert, um die Signale von den A/D-Wandlern
näher an die Signale heranzubringen, die durch die
Verstärker 204 und 205 hindurchgehen, als Schallwel
len von den Lautsprechern 207 und 208 emittiert und
vom Mikrofon 209 aufgenommen werden, und dann den
A/D-Wandler 211 über den Verstärker 206 und das Wi
derstandsdämpfungsglied 210 erreichen (S4). Weiterhin
werden die Filterungsergebnisse summiert, um den Pe
gel des Lautsprechertons zu erfassen (S5). Das Sub
traktionsergebnis, das Additionsergebnis und die vom
A/D-Wandler 211 eingegebenen Daten werden bezüglich
des Pegels umgewandelt und jeweils als ein Lärmpegel,
ein Tonwiedergabepegel und ein Mikrofonsignalpegel
zum Mikrocomputer 227 gesandt.
Hierbei ist der Koeffizienten-Aktualisierungsalgo
rithmus für die asymtotische Minimierung eines Feh
lersignals bei der Subtraktion bekannt. Als Ergebnis
wird die vom Mikrofon 209 erfaßte Lautsprechertonkom
ponente aufgehoben und ein korrekter umgebender Lärm
wird erhalten.
Wenn die Leistungsquelle eingeschaltet wird, stellt,
wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, der Mikrocom
puter 227 zuerst die Dämpfungsgröße des Widerstands
dämpfungsglieds 210 auf den aus dem nichtflüchtigen
Speicher 228 ausgelesenen Wert ein (S11). Bei Empfang
der drei Daten, d. h. dem Lärmpegel, dem Tonwiederga
bepegel und dem Mikrofonausgangssignalpegel vom
DSP 226 (S12) wird die Verstärkungssteuergröße aus
dem Lärmpegel, dem Tonwiedergabepegel und dem einge
stellten Dämpfungswert des Widerstandsdämpfungsglieds
210 berechnet (S13), und die Verstärkungssteuergröße
wird zum DSP 225 übertragen, um die Lautstärke zu
verändern (S14). Es wird geprüft, ob die Dämpfungs
größe des Widerstandsdämpfungsglieds 210 neu einge
stellt wird oder nicht (S15), und wenn dies nicht der
Fall ist, wird der nächste Satz von Daten vom DSP 226
empfangen, und dieselben Schritte S13 und S14 werden
wiederholt.
Wenn die Dämpfung des Widerstandsdämpfungsglieds 210
neu eingestellt wird, sendet der Mikrocomputer 227
einen Befehl an den DSP 225 zur Ausgabe des Einstell
signals an das Widerstandsdämpfungsglied 210 (S16).
Wenn die Daten vom DSP 226 empfangen werden (S17),
wird die Dämpfungsgröße des Widerstandsdämpfungs
glieds 210 in Abhängigkeit vom Mikrofonausgangssi
gnalpegel geändert, was solange wiederholt wird, bis
der Mikrofonsignalpegel sich in einem geeigneten Be
reich befindet (S17-S19). Wenn sich der Mikrofonsi
gnalpegel innerhalb eines geeigneten Bereichs befin
det, befiehlt der Mikrocomputer 227 dem DSP 225, die
Ausgabe des Einstellsignals zu beenden (S20), und
speichert einen neu eingestellten Wert der Dämpfungs
größe des Widerstandsdämpfungsglieds 210 im nicht
flüchtigen Speicher 228 (S21), so daß vom nächsten
Mal an dieser Wert eingestellt wird, wenn die Lei
stungsquelle eingeschaltet wird.
Der mathematische Vorgang zur Erzeugung des Einstell
signals (zum Beispiel zufälliger Lärm) ist bekannt,
und es ist nicht sonderlich schwierig, den Vorgang
mittels des DSP durchzuführen.
Fig. 13 zeigt das Blockschaltbild eines vierten Aus
führungsbeispiels des Lautstärkeregelgeräts nach der
Erfindung. Dieses weist auf: einen Eingangsanschluß
301, einen Ausgangsanschluß 302, einen A/D-Wandler
303, ein FIR-Filter 304, einen DIA-Wandler 305, einen
ersten schnellen Fourier-Transformator (FFT) 306,
einen Pegeldetektor 307, eine Verstärkungsberech
nungsvorrichtung 308, einen Interpolator 309, eine
Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 310, ein
Mikrofon 311, einen Verstärker 312, einen A/D-Wandler
313, einen zweiten FFT 314, einen Pegeldetektor 315
und einen A/D-Wandler 318. Weiterhin sind eine Tonsi
gnal-Analysevorrichtung 340, eine Umgebungslärm-Ana
lysevorrichtung 341 und eine Filtervorrichtung 342
vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel wird ange
nommen, daß der Ausgangsanschluß 302 gleich einem
Kopfhörer ist, so daß der wiedergegebene Ton kaum vom
Mikrofon 311 aufgenommen wird.
Das eingegebene Tonsignal vom Eingangsanschluß 301
wird durch den A/D-Wandler 318 in ein digitales Si
gnal umgewandelt und durch den ersten FFT 306 in ei
nen Satz von Daten transformiert zur Lieferung von
Pegeln von Signalkomponenten der Mittelfrequenzen der
Bänder bei gleichen Frequenzintervallen. Auf diese
Weise wird der Signalkomponentenpegel in einer Analy
seperiode jedes Frequenzbandes erhalten, das gleich
mäßig von der Hälfte der Abtastfrequenz in n Bänder
geteilt wird entsprechend der eingegebenen Zahl n für
die Abtastdaten. Die schnelle Fourier-Transforma
tionsmethode ist bekannt und kann im praktischen Ge
brauch durch einen DSP durchgeführt werden.
Da die Abdeckung einer Tonsignalkomponente (Spektrum)
bei einer gewissen Frequenz durch den in der kriti
schen Bandbreite, deren Mitte die gewisse Frequenz
ist, enthaltenen Lärmpegel bestimmt ist, ist es wün
schenswert, das Analysefrequenzband des Tonsignals
und des Lärms durch Feinaufteilung ihrer Frequenzbän
der bis zum Ausmaß der kritischen Bandbreite zu be
stimmen. Die kritische Bandbreite ist aber eng bei
niedrigen Frequenzen und breit bei hohen Frequenzen,
so daß das Frequenzintervall der Daten, die durch die
schnelle Fourier-Transformation mit gleichen Fre
quenzintervallen erhalten wurden, im Hochfrequenzbe
reich zu eng ist, wenn es bei niedrigen Frequenzen
geeignet ist.
Der Pegeldetektor 307 liefert den Pegel des in jedem
Frequenzband enthaltenen Tonsignals durch Teilung des
Ausgangssignals des FFT 306 in angemessene Frequenz
bänder und verarbeitet sie, um einen wirksamen Wert
aus dem gesamten im errichteten Frequenzband enthal
tenen Daten zu erhalten. Eine genügende Hörleistung
wird erreicht durch Teilen des Tonfrequenzbandes
(20 bis 200 Hz) in etwa zehn Bänder durch jede Okta
ve. Es ist bekannt, daß das allgemeine Lärmspektrum
bei niedrigen Frequenzen einen hohen Pegel und bei
hohen Frequenzen einen niedrigen Pegel aufweist (der
allgemeine Haushaltslärm nimmt mit einer Stärke von
-6 dB/Oktave und der Innenlärm eines Automobils mit
einer Stärke von -10 dB bis -12 dB/oktave ab). Demge
mäß kann die Verarbeitungsgröße im FFT gemindert wer
den, indem praktisch der Erfassungsbereich bei den
höheren Frequenzen des Tonsignalpegels und des Umge
bungslärmpegels verengt wird.
Im Ausführungsbeispiel sind der FFT 306 und der Pe
geldetektor 307 zur Tonsignal-Analysevorrichtung 340
zusammengesetzt, aber sie können durch mehrere Band
filter, deren Anzahl derjenigen der geforderten Fre
quenzbänder entspricht, und einen Pegeldetektor zur
Erfassung und Glättung des Ausgangssignals ersetzt
werden.
Das vom Mikrofon 311 erhaltene Umgebungslärmsignal
wird vom Verstärker 312 verstärkt, vom A/D-Wandler
313 in ein digitales Signal umgewandelt und vom FFT
314 in Pegeldaten bei gleichen Frequenzintervallen
transformiert. Der Pegeldetektor 315 teilt das Aus
gangssignal des FFT 314 in die geeignete Anzahl von
Frequenzbändern, um den in jedem Frequenzband enthal
tenen Pegel des Umgebungslärmsignals zu liefern.
Im Ausführungsbeispiel sind der FFT 314 und der Pe
geldetektor 315 zur Umgebungslärm-Analysevorrichtung
341 zusammengesetzt, aber sie können durch mehrere
Bandfilter, deren Anzahl derjenigen der geforderten
Frequenzbänder entspricht, und einen Pegeldetektor
zur Erfassung und Glättung des Ausgangssignals er
setzt werden.
Bei Empfang dieser Ausgangsdaten der Tonsignal-Analy
sevorrichtung 340 und der Umgebungslärm-Analysevor
richtung 341 bestimmt die Verstärkungsberechnungsvor
richtung 308 die Verstärkung für jedes Frequenzband.
Das Verfahren der Verstärkungsberechnung wird nach
folgend erläutert. Die Abnahme der Hörlautstärke des
Tonsignals aufgrund der Abdeckung durch den Umge
bungslärm wird betrachtet als das Phänomen, das der
Ursprung des Empfindungspegels in der Einheit Sone
(nachfolgend als Hörlautstärke bezeichnet) sich zum
Abdeckungspegel (Einheit: Sone) verschiebt. Das heißt
unter der Annahme, daß Sm die Hörlautstärke mit der
Abdeckung, S die Hörlautstärke ohne die Abdeckung und
Sth die Hörlautstärke gleich einem Abdeckungspegel
sind, wird der folgenden Gleichung genügt:
Sm = S-Sth = K (Ia-Ithα) (1),
worin I die Tonintensität (Einheit: W/m2), Ith die
Tonintensität K äquivalent dem Überdeckungspegel und
α eine von einer Frequenz abhängige Konstante bedeu
ten.
Die Beziehung zwischen dem Tondruckpegel P (Einheit:
dBspl) und der Tonintensität I wird im Falle einer
ebenen Welle wie folgt ausgedrückt:
P = 10·log (I) + 120 (2).
Fig. 14 zeigt ein Diagramm der Beziehung zwischen dem
Lärmpegel und dem Tonpegel, in welchem die Kurve 345
die Hörlautstärke mit dem Umgebungslärm, die Kurve
346 den Überdeckungspegel aufgrund des Umgebungslärms
und die Kurve 347 die Hörlautstärke ohne den Umge
bungslärm anzeigen. Somit ist es, um die gleiche Hör
lautstärke im Falle der Anwesenheit von Umgebungslärm
wie im Falle der Abwesenheit von Umgebungslärm zu
erhalten, erforderlich, den Tondruckpegel des Tonsi
gnals von der Kurve 347 zu der Kurve 345 zu verschie
ben, wie durch die Pfeile im Diagramm angezeigt ist.
Die Verstärkungsberechnungsvorrichtung 308 berechnet
die Verstärkung in jedem von der Tonsignal-Analyse
vorrichtung analysierten Frequenzband, die gegeben
ist, um die Hörlautstärke des Tonsignals derjenigen
ohne Umgebungslärm anzugleichen, auf der Basis der
Beziehung in Fig. 14. Genauer gesagt, es wird zuerst
ein Pegel P0 eines wiedergegebenen Tons für den Fall
ohne Lautstärkeregelung anhand des Ausgangssignals
der Tonsignal-Analysevorrichtung 340 geschätzt, und
es wird ein Überdeckungspegel Pt anhand des Pegels
des Umgebungslärms, der durch das Ausgangssignal der
Umgebungslärm-Analysevorrichtung 341 erhalten wird,
geschätzt, und schließlich wird ein Pegel P1 eines
wiedergegebenen Tons zur Kompensation der Abnahme der
Hörlautstärke aufgrund der Überdeckung gemäß der fol
genden Gleichung berechnet, die aus den vorstehenden
erläuternden Formeln abgeleitet ist:
P1 = P0 + 10·log {1 + 10 (Pt-P)· α /10}/α (3).
Hierin ist die dem Tonsignal zuzuordnende Verstärkung
äquivalent P1-P0. Der Wert von α beträgt angenähert
0,3 für einen reinen Ton von 1 kHz. Obwohl α bei ver
schiedenen Frequenzen verschiedene Werte annimmt, ist
der Wert 0,3 praktisch geeignet für die Berechnung
mit Ausnahme des Falles eines Niedrigfrequenzbandes.
Wenn beispielsweise das Frequenzband des Tons in zehn
Bänder durch jede Oktave geteilt wird, werden die
wiedergegebenen Tonpegel berechnet durch Einsetzen
individueller Werte in α für drei Niedrigfrequenzbän
der enthaltend 100 Hz oder weniger, während 0,3 in α
für die anderen sieben Bänder eingesetzt wird. Die
Berechnung der Gleichung (3) kann auch durch eine
Annäherungsrechnung erzielt werden oder durch eine
Tabellensuche entsprechend einer Umwandlungstabelle
der Beziehungen zwischen P0, Pt oder P1, oder durch
einen Interpolationsvorgang durch einen DSP oder ei
nen Mikrocomputer.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist,
gibt die Verstärkungsberechnungsvorrichtung 308 die
jedem Frequenzband des Tonsignals zuzuordnende Ver
stärkung aus, und der nachfolgende Interpolator 309,
die Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 310
und das FIR-Filter 304 bilden die Filtervorrichtung
342, um dem Tonsignal die Verstärkungs/Frequenz-Cha
rakteristik zu geben.
Es ist bekannt, daß der Koeffizient des FIR-Filters
nahe dem gewünschten Filterimpulsansprechen ist. Es
ist auch bekannt, daß das Frequenzansprechen und das
Impulsansprechen bei einem beliebigen Filtervorgang
durch eine Fourier-Transformation gegenseitig umge
wandelt werden können. Es ist auch bekannt, eine Cha
rakteristik angenähert einem gewünschten Frequenz an
sprechen durch inverse Fourier-Transformation eines
beliebigen Frequenzansprechens zu erhalten, um das
Impulsansprechen zu erhalten und es als Ansprechen
zum Erhalten des Impulsansprechens und als den FIR-
Koeffizienten für diese Beziehungen zu verwenden.
Hierbei verarbeitet die Filterkoeffizienten-Berech
nungsvorrichtung 310 das Ausgangssignal des Interpo
lators 309 durch inverse Fourier-Transformation zur
Bestimmung des FIR-Filterkoeffizienten und liefert
den Koeffizienten zum FIR-Filter 304. Zu dieser Zeit
ist das in die Filterkoeffizienten-Berechnungsvor
richtung 310 einzugebende Signal die Verstärkung für
jede Frequenz, die n gleiche Bänder von der halben
Abtastfrequenz des Tonsignals geteilt ist, unter der
Annahme, daß die Anzahl von FIR-Filterstufen gleich n
ist. Der Interpolator 309 wandelt die in jeder nahezu
dergleichen bestimmten Bandbreite zu den Hörcharak
teristiken in der Verstärkungsberechnungsschaltung
308 unter der vorerwähnten Bedingung bestimmte Ver
stärkung um, wobei die Verstärkung für jede Frequenz
in n gleiche Bänder von der halben Abtastfrequenz des
Tonsignals geteilt wird. Die praktische numerische
Verarbeitung ist bekannt und kann durch einen DSP
oder einen Mikrocomputer durchgeführt werden.
Fig. 15 zeigt das Blockschaltbild eines fünften Aus
führungsbeispiels eines Lautstärkeregelgeräts nach
der Erfindung. Hierin sind wiedergegeben: ein Ein
gangsanschluß 301, ein Ausgangsanschluß 302, ein A/D-
Wandler 303, ein FIR-Filter 304, ein D/A-Wandler 305,
ein FFT 306, ein Pegeldetektor 307, eine Verstär
kungsberechnungsvorrichtung 308, ein Interpolator
309, eine Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung
310, ein Mikrofon 311, ein Verstärker 312, ein A/D-
Wandler 313, ein FFT 314, ein Pegeldetektor 315, ein
Komparator 316 und ein A/D-Wandler 318. Weiterhin
sind eine Tonsignal-Analysevorrichtung 340, eine Um
gebungslärm-Analysevorrichtung 341 und eine Filter
vorrichtung 342 vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zum
vierten Ausführungsbeispiel, bei dem die Wiedergabe
vorrichtung für das Tonsignal ein Kopfhörer oder der
gleichen ist, so daß der wiedergegebene Ton vom Mi
krofon für die Aufnahme des Umgebungslärms kaum auf
genommen wird, die Tonwiedergabevorrichtung ein Laut
sprecher oder dergleichen, so daß der wiedergegebene
Ton zusammen mit dem Umgebungslärm vom Mikrofon auf
genommen wird.
Wie im vierten Ausführungsbeispiel gibt der FFT 306
die Tonsignalkomponentenpegel von Frequenzbändern bei
gleichen Frequenzintervallen aus, und der FFT 314
gibt die Umgebungslärmsignalkomponentenpegel der Fre
quenzbänder bei denselben gleichen Frequenzinterval
len wie beim FFT 306 aus. In diesem Ausführungsbei
spiel vergleicht der Komparator 316 die identischen
Frequenzkomponentenpegel des FFT 306 und des FFT 314,
und das entsprechende Ausgangssignal des FFT 314 wird
direkt ausgegeben, wenn der Ausgangspegel des FFT 314
ausreichend höher als der Ausgangspegel des FFT 306
ist, welcher den geschätzten Pegel der vom Lautspre
cher oder dergleichen wiedergegebenen und vom Mikro
fon aufgenommenen Tonsignalkomponente entspricht.
Wenn nicht, wird eine der folgenden Verarbeitungen
durchgeführt: Wiederausgeben des vorher ausgegebenen
Wertes (vorhergehendes Halten des Wertes); Ausgeben
eines vorgeschriebenen Wertes für jedes Band; Ausge
ben desselben Wertes als dem kleineren der Pegel der
benachbarten Bänder; der um einen vorgeschriebenen
Wert kleiner ist als der vorher ausgegebene Wert.
Durch diese Verarbeitung kann eine nachfolgende feh
lerhafte Lautstärkeregelung auf einen Fehler des vom
Lautsprecher oder dergleichen wiedergegebenen Tons
für den Lärm vermieden werden.
Der Grund, daß der Umgebungslärm durch diese Verar
beitung des Komparators 316 erfaßt wird, wird nach
folgend erläutert. Im FFT 306 und im FFT 314 wird das
Frequenzband unterteilt, so daß ein hoher Tonsignal
pegel kaum in einem bestimmten Band erscheint. Ande
rerseits hat der Umgebungslärm oft ein kontinuierli
ches Frequenzspektrum, so daß ein gewisser Pegel oft
in jedem von allen Teilbändern erscheint. Wenn demge
mäß der Tonsignalpegel ausreichend niedrig ist, wird
der Umgebungslärm sicher erfaßt. Wenn die vorbe
schriebene Verarbeitung selbst durchgeführt wird,
obgleich der Lärmpegel in mehreren Bändern nicht er
faßt werden kann, kann darüber hinaus der korrekte
Lärmpegel wahrscheinlich im ganzen erhalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssi
gnale des FFT 306 und des FFT 314 durch den Kompara
tor 316 miteinander verglichen, um den Umgebungslärm
pegel zu erfassen, aber wenn der erzeugte Tonpegel
vorher angenähert bekannt ist durch Vergleich des
Ausgangssignals des FFT 306 mit dem vorgeschriebenen
Wert in jedem Band, und das Ausgangssignal des FFT
314 kann direkt ausgegeben werden, wenn das Ausgangs-
Signal des FFT 306 kleiner ist als der vorgeschriebe
ne Wert. Wenn das Ausgangssignal des FFT 306 größer
ist als der vorgeschriebene Wert, wird eine der fol
genden Verarbeitungen durchgeführt: Wiederausgeben
des vorher ausgegebenen Wertes (vorhergehendes Halten
des Wertes); Ausgeben eines bestimmten Wertes in je
dem Band, Ausgeben desselben Wertes als dem kleineren
der Pegel der benachbarten Bänder; Ausgeben des Wer
tes, der um einen vorgeschriebenen Wert kleiner ist
als der vorher ausgegebene Wert.
Im fünften Ausführungsbeispiel werden, um die Wirkung
des wiedergegebenen Tonsignals im Mikrofon 311 zu
eliminieren, die Ausgangssignale des FFT 306 und des
FFT 314 durch den Komparator 316 miteinander vergli
chen. Da sich jedoch das vom Mikrofon 311 aufgenomme
ne Tonsignal von der elektroakustischen Umwandlungs
vorrichtung wie einem Lautsprecher ausgehend durch
den Raum fortpflanzt, bevor es das Mikrofon 311 er
reicht, tritt eine Zeitverzögerung entsprechend dem
Abstand zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon
311 auf. Um den Fehler des Tonsignals für den Umge
bungslärm zu vermeiden, ist es notwendig, die Pegel
der in den Ausgangssignalen des FFT 306 und des FFT
314 enthaltenen Tonsignale zeitgleich miteinander zu
vergleichen, indem die Ausgangssignale des FFT 306
verzögert werden. Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild
der Konfiguration mit einer Verzögerungsvorrichtung,
um für den ersten FFT 306 eine geeignete Verzöge
rungszeit vorzusehen, wobei die gleichen Teile wie in
Fig. 15 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Für den Fall, daß der Abstand zwischen dem Mi
krofon und dem Lautsprecher groß ist, werden die Pe
gel der in den Ausgangssignalen des FFT 306 und des
FFT 314 enthaltenen Tonsignale zeitgleich miteinander
verglichen, wobei eine Verzögerung entsprechend die
sem Abstand in den Weg auf der Tonsignalpegel-Erfas
sungsseite eingeführt, das heißt dem FFT 306 zugeord
net wird.
Übrigens erfordert es bei der Erfassung der Pegel des
Tonsignals und des Umgebungslärms durch die schnelle
Fourier-Transformation, da es erforderlich ist, den
Datenblock in einer bestimmten Zeit in bezug zu der
Frequenzauflösung zu analysieren, eine gewisse Zeit,
das Ergebnis zu erhalten, um die Lautstärkeregelung
um diese gewisse Zeit zu verzögern. Die Lautstärke
wird geregelt durch den Tonsignalpegel und den Umge
bungslärmpegel, wie vorerwähnt ist, und gewöhnlich
ist die Verzögerung bei der Weiterverfolgung des Um
gebungslärmpegels unbeachtlich. Wenn jedoch die ge
steuerte Verstärkungsabnahme verzögert wird, wenn der
Tonsignalpegel plötzlich ansteigt, wird der Ton vor
übergehend auf einem unnötigerweise hohen Pegel wie
dergegeben, was für das Zuhören unangenehm ist. Um
dies zu vermeiden, ist es zweckmäßig, eine Verzöge
rungsvorrichtung 332 zur Verzögerung der Lautstärke
regelung um die Zeit entsprechend dieser Erfassungs
verzögerungszeit im Tonsignalweg vor der Filtervor
richtung 342 vorzusehen. Da die durch die Verzöge
rungsvorrichtung 332 gegebene Verzögerung jedoch
gleich der Zeit ist, bei der eine durch die Verarbei
tung in der Filtervorrichtung auftretende Verzögerung
von der erforderlichen Verzögerung subtrahiert wird,
ist eine besondere Verzögerung nicht nötig, wenn die
Verzögerung durch das FIR-Filter 304 ausreichend groß
ist.
Fig. 18 zeigt das Blockschaltbild eines sechsten Aus
führungsbeispiels des Lautstärkeregelgeräts nach der
Erfindung. Hierin sind wiedergegeben: ein Eingangs
anschluß 301, ein Ausgangsanschluß 302, ein A/D-Wand
ler 303, ein FIR-Filter 304, ein D/A-Wandler 305, ein
FFT 306, ein Pegeldetektor 307, eine Verstärkungsbe
rechnungsvorrichtung 308, ein Interpolator 309, eine
Filterkoeffizienten-Berechnungsvorrichtung 310, ein
Mikrofon 311, ein Verstärker 312, ein A/D-Wandler
313, eine FFT 314, ein Pegeldetektor 315, ein Kompa
rator 316, eine Anpassungsfiltervorrichtung 317 und
A/D-Wandler 318 und 319. Eine Tonsignal-Analysevor
richtung ist mit dem Bezugszeichen 340, eine Umge
bungslärm-Analysevorrichtung mit dem Bezugszeichen
341 und eine Filtervorrichtung mit dem Bezugszeichen
342 versehen.
Hierin arbeiten die Teile, die mit den gleichen Be
zugszeichen wie in den Ausführungsbeispielen 4 und 5
gekennzeichnet sind, in der gleichen Weise wie diese.
In diesem Ausführungsbeispiel ist wie im Ausführungs
beispiel 5 die Tonwiedergabevorrichtung ein Lautspre
cher oder dergleichen, und der wiedergegebene Ton
wird zusammen mit dem Umgebungslärm vom Mikrofon auf
genommen, und das Anpassungsfilter 317 empfängt wie
im fünften Ausführungsbeispiel sowohl das durch Ver
stärkung und A/D-Umwandlung des Ausgangssignals des
Mikrofons 311 erhaltene Umgebungslärmsignal als auch
das Tonsignal, das eine möglichst große Korrelation
mit dem vom Lautsprecher wiedergegebenen Tonsignal
aufweist (nachfolgend als Bezugstonsignal bezeichnet;
in Fig. 18 wird das Ausgangssignal des D/A-Wandlers
305, das durch den A/D-Wandler 319 in ein digitales
Signal umgewandelt ist, als Bezugstonsignal verwen
det), und entfernt die mit dem Bezugstonsignal korre
lierte Komponente, das heißt die vom Lautsprecher
wiedergegebene Tonkomponente aus dem gemischten Si
gnal aus dem Ton und dem Umgebungslärm oder derglei
chen, so daß nur der Umgebungslärm ausgegeben wird.
Fig. 19 zeigt das Blockschaltbild des Anpassungsfil
ters 317 im sechsten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, welches ein FIR-Filter 323 mit variablem Koef
fizienten, eine Subtraktionsvorrichtung 324 und eine
Koeffizientenaktualisierungsvorrichtung 325 aufweist.
Ein derartiges Anpassungsfilter 317 ist bekannt. Die
Subtraktionsvorrichtung 324 subtrahiert das durch das
FIR-Filter 323 mit variablem Koeffizienten hindurch
gehende Bezugstonsignal von dem gemischten Signal aus
dem Ton und dem Umgebungslärm. Die Koeffizientenak
tualisierungsvorrichtung 325 aktualisiert den Koeffi
zienten des FIR-Filters 323 mit variablem Koeffizien
ten, um ein von der Subtraktionsvorrichtung 324 aus
gegebenes Fehlersignal so klein wie möglich zu hal
ten. Durch diese Aktualisierung des Koeffizienten
ahmt das FIR-Filter 323 demgemäß die Übertragungsei
genschaften des Weges durch den DIA-Wandler zum Lei
stungsverstärker über den Ausgangsanschluß 302, den
elektroakustischen Wandler wie den Lautsprecher, den
tonübertragenden Raum und das Mikrofon nach, wo das
vom Mikrofon erhaltene Tonsignal nach dem Bezugston-
Signal-Aufnahmepunkt hindurchgeht. Mit anderen Wor
ten, das FIR-Filter 323 mit variablem Koeffizienten
transformiert das Bezugstonsignal derart, daß es
äquivalent der Tonsignalkomponente im gemischten Si
gnal aus dem Ton und Umgebungslärm ist, indem die
Charakteristik, die die Übertragungscharakteristik
des Weges von der Wiedergabe bis zur Aufnahme des
Tonsignals nachahmt, in das Bezugstonsignal einge
bracht wird.
Wie erwähnt wurde, nimmt es, wenn die Pegel des Ton
signals und des Umgebungslärms durch die schnelle
Fourier-Transformation erfaßt werden, eine gewisse
Zeit in Anspruch, das Ergebnis zu erhalten aufgrund
der Analyse des Datenblocks einer bestimmten Zeit in
bezug auf die Frequenzauflösung zur Verzögerung der
Lautstärkeregelung um diese gewisse Zeit, so daß der
Ton vorübergehend mit einem höheren Pegel wiedergege
ben wird als erforderlich ist, was für das Zuhören
sehr unangenehm ist. Um dies zu vermeiden, ist es
zweckmäßig, die Lautstärkeregelung um die Zeit ent
sprechend dieser Erfassungsverzögerung vor der Fil
tervorrichtung 342 auf dem Weg des Tonsignals zu ver
zögern. Fig. 20 zeigt ein Blockschaltbild mit einer
vor der Filtervorrichtung 342 angeordneten Verzöge
rungsvorrichtung 331, wobei die gleichen Teile wie in
Fig. 18 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Die Verzögerungsvorrichtung 331 gibt ein Signal
an die Filtervorrichtung 342 ab, wobei die Lautstär
keregelung verzögert wird, um zu verhindern, daß der
Ton vorübergehend mit einem höheren Pegel als erfor
derlich wiedergegeben wird. Da jedoch die durch die
Verzögerungsvorrichtung 331 gegebene Verzögerung
gleich der Zeit ist, bei der die in der Filtervor
richtung 342 auftretende Verzögerung von der erfor
derlichen Verzögerung subtrahiert wird, wird eine
besondere Verzögerung nicht benötigt, wenn die Ver
zögerung im FIR-Filter 304 groß ist.
In den Ausführungsbeispielen 4 bis 6 sind das FIR-
Filter 304, der FFT 306, der Pegeldetektor 307, die
Verstärkungsberechnungsvorrichtung 308, der Interpo
lator 309, die Filterkoeffizienten-Berechnungsvor
richtung 310, der Pegeldetektor 315 und das Anpas
sungsfilter 317 als unabhangige Vorrichtungen er
wähnt, aber die von diesen Vorrichtungen vorgenomme
nen Verarbeitungen können aufeinanderfolgend vom DSP
durchgeführt werden. Wenn weiterhin alle diese Vor
gänge nicht durch einen einzigen DSP abgewickelt wer
den können aufgrund einer Beschränkung seiner Fähig
keiten oder dergleichen, ist es möglich, die Verar
beitung durch mehrere DSP oder Mikrocomputer vor zu
nehmen.
In solchen Fällen können die A/D-Wandler 313, 318 und
319 durch ein einziges im zeitteilungsbetriebe arbei
tendes Element gebildet werden.
Claims (20)
1. Gerät zur Regelung der Lautstärke des von Laut
sprechern erzeugten Tons in Abhängigkeit vom
Umgebungslärm mit einem Mikrofon zur Aufnahme
des von den Lautsprechern erzeugten 2-Kanal-Tons
und des Umgebungslärms,
gekennzeichnet durch
Anpassungsfilter (113, 114) mit einem veränder baren Filterkoeffizienten, in welche die von den Lautsprechern (107, 108) zu erzeugenden 2-Kanal- Töne getrennt eingegeben werden,
eine Subtraktionsvorrichtung (115) zur Subtrak tion jeweils der Ausgangssignale der Anpassungs filter (113, 114) entsprechend den 2-Kanal-Tönen von den gemischten Tönen aus den Lautsprechertö nen und dem Umgebungslärm,
eine Vorrichtung zum Aktualisieren des Filterko effizienten der Anpassungsfilter (113,114) zur Minimierung des Ausgangssignals der Subtrak tionsvorrichtung (115), und
eine Vorrichtung (119, 102, 103) zur Regelung der Lautstärke der Lautsprecher (107, 108) in Abhän gigkeit von den Ausgangssignalen der Subtrak tionsvorrichtung (115).
Anpassungsfilter (113, 114) mit einem veränder baren Filterkoeffizienten, in welche die von den Lautsprechern (107, 108) zu erzeugenden 2-Kanal- Töne getrennt eingegeben werden,
eine Subtraktionsvorrichtung (115) zur Subtrak tion jeweils der Ausgangssignale der Anpassungs filter (113, 114) entsprechend den 2-Kanal-Tönen von den gemischten Tönen aus den Lautsprechertö nen und dem Umgebungslärm,
eine Vorrichtung zum Aktualisieren des Filterko effizienten der Anpassungsfilter (113,114) zur Minimierung des Ausgangssignals der Subtrak tionsvorrichtung (115), und
eine Vorrichtung (119, 102, 103) zur Regelung der Lautstärke der Lautsprecher (107, 108) in Abhän gigkeit von den Ausgangssignalen der Subtrak tionsvorrichtung (115).
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Vorrichtung (116, 117) zum Anhalten der Aktuali
sierung des Filterkoeffizienten der Anpassungs
filter (113, 114), wenn der Tonsignalpegel des
von den Lautsprechern (107, 108) zu erzeugenden
2-Kanal-Tons niedriger als der Bezugspegel ist.
3. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Vorrichtung (130, 131) zum Verzögern des Beginns
der Lautstärkeregelung, nachdem die Anpassungs
filter (113, 114) zu arbeiten beginnen, bis diese
konvergieren.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (119, 102, 103) zur Regelung
der Lautstärke aus einem Digitalsignalprozessor
besteht.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpassungsfilter (113, 114) aus einem
Digitalsignalprozessor bestehen.
6. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Dämpfungsvorrichtung (210) zum Dämpfen der
vom Mikrofon (109) aufgenommenen Signale,
eine Vorrichtung (223) zur Steuerung der Ver
stärkung der Dämpfungsvorrichtung (210) entspre
chend der Lautstärke des Lautsprechers, und
eine Haltevorrichtung (224) zum Halten der Ver
stärkung der Dämpfungsvorrichtung (210).
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (224) die Verstärkung
auch dann hält, wenn die Leistung abgeschaltet
ist.
8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (223) zur Steuerung der Ver
stärkung aus einem Mikrocomputer besteht.
9. Gerät zum Regeln der Lautstärke des von einer
Tonerzeugungsvorrichtung erzeugten Tons in Ab
hängigkeit von der Stärke des Umgebungslärms,
gekennzeichnet durch
eine Tonsignal-Analysevorrichtung (340) zum Er
fassen eines Pegels einer Tonsignalkomponente,
die in jedem einer Mehrzahl von Frequenzbändern
des zu der Tonerzeugungsvorrichtung zu liefern
den Tonsignals enthalten ist,
ein Mikrofon (311) zur Aufnahme des Umgebungs
lärms,
eine Umgebungslärm-Signalanalysevorrichtung
(341) zum Erfassen eines Pegels einer Umgebungs
lärm-Signalkomponente, die in jedem einer Mehr
zahl von Frequenzbändern des vom Mikrofon (311)
erhaltenen Umgebungslärmsignals enthalten ist,
eine Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308)
zum Berechnen einer Verstärkung für die in jedem
Frequenzband enthaltene und von der Tonsignal-
Analysevorrichtung (340) analysierte Tonsignal
komponente entsprechend den Ausgangssignalen der
Tonsignal-Analysevorrichtung (340) und der Umge
bungslärm-Signalanalysevorrichtung (341), und
eine Filtervorrichtung (342) zum Aktualisieren
der Verstärkungs/Frequenz-Charakteristiken, die
von der Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308)
ausgegeben werden.
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filtervorrichtung (342) ein FIR-Filter
(304) zum selektiven Durchlassen des Tonsignals,
einen Interpolator (309) zum Interpolieren der
Ausgangssignale der Verstärkungsberechnungsvor
richtung (308) zur Erzeugung der Verstärkungen
für die Frequenzbänder bei gleichen Frequenzin
tervallen und eine Filterkoeffizienten-Berech
nungsvorrichtung (310) zur Bestimmung der Fil
terkoeffizienten des FIR-Filters (304) durch
inverse Fourier-Transformation des Ausgangssi
gnals des Interpolators (309) aufweist.
11. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tonsignal-Analysevorrichtung (340) eine
schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung
(306) zur Durchführung einer schnellen Fourier-
Transformation des Tonsignals und einen Pegelde
tektor (307) zur Erfassung eines Pegels der Ton
signalkomponente, die in jedem der Bänder ent
halten ist, durch Teilen der Ausgangssignale von
der schnellen Fourier-Transformationsvorrichtung
(306) in im wesentlichen konstante spezifische
Bandweiten aufweist.
12. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umgebungslärm-Analysevorrichtung (341)
eine schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung
(314) zur Durchführung einer schnellen Fourier-
Transformation des Umgebungslärmsignals und ei
nen Pegeldetektor (315) zur Erfassung eines Pe
gels der Umgebungslärmkomponente, die in jedem
der Bänder enthalten ist, durch Teilen der Aus
gangssignale der schnellen Fourier-Transforma
tionsvorrichtung (314) in im wesentlichen kon
stante spezifische Bandweiten aufweist.
13. Gerät zur Regelung der Lautstärke des von Laut
sprechern erzeugten Tons in Abhängigkeit vom
Umgebungslärm, gekennzeichnet durch
eine Tonsignal-Analysevorrichtung (340) zur Er
fassung eines Pegels einer Tonsignalkomponente,
die in jedem einer Mehrzahl von Frequenzbändern
des zu Lautsprechern zu liefernden Tonsignals
enthalten ist,
ein Mikrofon (311) zur Aufnahme des von den Lautsprechern erzeugten Tons und des Umgebungs lärms,
eine Umgebungslärmsignal-Analysevorrichtung (341) zur Erfassung eines Pegels einer Umge bungslärmsignalkomponente, die in jedem einer Mehrzahl von Frequenzbändern des Umgebungslärm signals enthalten ist, wenn ein gemischter Ton aus dem Lautsprecherton und dem Umgebungslärm, der vom Mikrofon (311) erhalten wird, lauter als das zu den Lautsprechern zu liefernde Tonsignal ist,
eine Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308) zur Berechnung einer Verstärkung für die in je dem Frequenzband enthaltene Tonsignalkomponente, die von der Tonsignal-Analaysevorrichtung (340) analysiert wird, entsprechend den Ausgangssigna len der Tonsignal-Analysevorrichtung (340) und der Umgebungslärmsignal-Analysevorrichtung (341), und
eine Filtervorrichtung (342) zur Aktualisierung der Verstärkungs/Frequenz-Charakteristiken, die von der Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308) ausgegeben werden.
ein Mikrofon (311) zur Aufnahme des von den Lautsprechern erzeugten Tons und des Umgebungs lärms,
eine Umgebungslärmsignal-Analysevorrichtung (341) zur Erfassung eines Pegels einer Umge bungslärmsignalkomponente, die in jedem einer Mehrzahl von Frequenzbändern des Umgebungslärm signals enthalten ist, wenn ein gemischter Ton aus dem Lautsprecherton und dem Umgebungslärm, der vom Mikrofon (311) erhalten wird, lauter als das zu den Lautsprechern zu liefernde Tonsignal ist,
eine Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308) zur Berechnung einer Verstärkung für die in je dem Frequenzband enthaltene Tonsignalkomponente, die von der Tonsignal-Analaysevorrichtung (340) analysiert wird, entsprechend den Ausgangssigna len der Tonsignal-Analysevorrichtung (340) und der Umgebungslärmsignal-Analysevorrichtung (341), und
eine Filtervorrichtung (342) zur Aktualisierung der Verstärkungs/Frequenz-Charakteristiken, die von der Verstärkungsberechnungsvorrichtung (308) ausgegeben werden.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tonsignal-Analysevorrichtung (340) eine
schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung
(306) zur Durchführung einer schnellen Fourier-
Transformation des Tonsignals und einen Pegelde
tektor (307) zur Erfassung eines Pegels der Ton
signalkomponente, die in jedem der Bänder ent
halten ist, durch Teilen der Ausgangssignale von
der schnellen Fourier-Transformationsvorrichtung
(306) in im wesentlichen konstante spezifische
Bandweiten aufweist.
15. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umgebungslärm-Analysevorrichtung (341)
eine schnelle Fourier-Transformationsvorrichtung
(314) zur Durchführung einer schnellen Fourier-
Transformation des Umgebungslärmsignals,
einen Komparator (316) zur Ausgabe des Ausgangs
signals der schnellen Fourier-Transformations
vorrichtung (314) als Umgebungslärmsignal, wenn
das Ausgangssignal der schnellen Fourier-Trans
formationsvorrichtung (314) ausreichend lauter
als das von den Lautsprechern zu erzeugende Ton
signal ist, und
einen Pegeldetektor (315) zur Erfassung eines Pegels der Umgebungslärmkomponente, die in jedem der Bänder enthalten ist, durch Teilen der Aus gangssignale des Komparators (316) in im wesent lichen konstante spezifische Bandweiten auf weist.
einen Pegeldetektor (315) zur Erfassung eines Pegels der Umgebungslärmkomponente, die in jedem der Bänder enthalten ist, durch Teilen der Aus gangssignale des Komparators (316) in im wesent lichen konstante spezifische Bandweiten auf weist.
16. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verzögerungsvorrichtung (330) vor der
Tonsignal-Analysevorrichtung (340) angeordnet
ist.
17. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnete
daß eine Verzögerungsvorrichtung (332) im Tonsi
gnalausgangsweg vor der Filtervorrichtung (342)
angeordnet ist.
18. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch
ein Anpassungsfilter (317) zur Subtraktion einer
Signalkomponente, die eng mit dem von den Laut
sprechern erzeugten Tonsignal aus dem gemischten
Tonsignal des Umgebungslärms und des Tonsignals
korreliert, und zur Abgabe des Subtraktionser
gebnisses zu der Verstärkungsberechnungsschal
tung (308).
19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anpassungsfilter (317) ein FIR-Filter
(323) mit variablem Koeffizienten, eine Subtrak
tionsvorrichtung (324) und eine Vorrichtung
(325) zur Aktualisierung eines Koeffizienten des
FIR-Filters (323) entsprechend dem Ausgangssignal
der Subtraktionsvorrichtung (324) aufweist.
20. Gerät nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch
eine Verzögerungsvorrichtung (331) im Signalein
gangsweg zum FIR-Filter (323).
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