DE60036832T2

DE60036832T2 - Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60036832T2
Application number: DE60036832T
Authority: DE
Inventors: Tetsunori Shinagawa-ku Itabashi; Junichi Shinagawa-ku Usui
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: DE60036832D1; CN1273192A; EP1052877A2; KR100718478B1; JP2001028799A; CN1158899C; CA2307913A1; CA2307913C; KR20000077218A; BR0002098A; EP1052877B1; US6498856B1; EP1052877A3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug.
Es wird angenommen, dass, wenn eine Tonwiedergabevorrichtung verwendet wird, um Musik oder dergleichen wiederzugeben, ein wiedergegebenes Klangbild in der Höhe der Augen des Zuhörers ideal ist. Deshalb ist ein Lautsprecher üblicherweise in der Höhe der Augen eines Zuhörers angeordnet.
Bei einer Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug ist es jedoch schwierig, einen Lautsprecher in der Höhe der Augen des Zuhörers, der ein Fahrgast wie beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs oder ein Beifahrer ist, anzuordnen. Daher ist ein Lautsprecher in den meisten Fällen an einem unteren Bereich ➀ einer vorderen Tür oder einem unteren Bereich ➁ einer hinteren Tür eines Fahrzeugs angeordnet, wie in 9A dargestellt. Demgemäß ertönt der wiedergegebene Ton von einem unteren Ort und ein Klangbild ist unterhalb der Augen des Zuhörers positioniert.
Um den Nachteil zu vermeiden, ist manchmal ein zusätzlicher Lautsprecher mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser zur Tonwiedergabe in einem hohen Frequenzbereich an einer Position ➂ vor einem Zuhörer angeordnet, wie in 9A dargestellt. Wenn jedoch ein zusätzlicher Lautsprecher auf diese Weise angeordnet ist, werden Töne in einem hohen Frequenzbereich und Töne in einem niedrigen Frequenzbereich von unterschiedlichen Positionen ausgegeben. Deshalb ertönen die Töne separat voneinander zum Zuhörer.
Es ist bekannt, dass Töne eine Natur haben, dass sie, wenn ihre Frequenz ansteigt, wahrscheinlicher absorbiert werden. Demgemäß wird, wenn ein Lautsprecher an einer vergleichsweise niedrigen Position in einem Fahrzeug angeordnet ist, ein Ton in einem hohen Frequenzbereich durch einen Sitz oder ein Innenelement des Fahrzeugs absorbiert. Folglich ist ein Ton, den der Zuhörer tatsächlich hört, von einem von der Tonwiedergabevorrichtung ausgegebenen Wiedergabeton verschieden.
Ferner ist es als Gegenmaßnahme gegen eine Situation wie oben beschrieben effektiv, eine Übertragungsfunktion in einem Fahrzeugraum tatsächlich zu messen und einen Wiedergabeton entsprechend der Übertragungsfunktion zu korrigieren. Die Gegenmaßnahme erfordert jedoch eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung eines hohen Leistungsvermögens. Da eine solche digitale Signalverarbeitungsvorrichtung wie gerade erwähnt sehr teuer ist, ist es schwierig, sie für eine Tonwiedergabevorrichtung für Verbraucher zu benutzen.
Außerdem gibt es üblicherweise eine Tendenz, dass, falls ein Wiedergabeton entsprechend einer Übertragungsfunktion korrigiert wird, dann der Ton in einem Hochfrequenzbereich betont wird. Daher gibt der Ton, wenn die Tonlautstärke größer wird, dem Zuhörer ein ungewohntes Gefühl.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug wie beispielsweise eine Audiovorrichtung für ein Auto vorzusehen, die ein Klangbild vor einem Fahrgast im Fahrzeug wiedergibt.
In einem Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Erfindung eine Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug vor, mit einer Korrekturfilterschaltung zum Umsetzen von eingegebenen digitalen Audiosignalen XL(Z) und XR(Z) für einen linken und einen rechten Kanal in digitale Audiosignale YL(Z) und YR(Z), die unter Verwendung von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen jeweils dargestellt sind durch YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z) = XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z) YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z) = XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z)wobei, weil die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen links/rechts-symmetrisch zueinander sind, die Beziehungen FLL(Z)=FRR(Z), FLR(Z)=FRL(Z), GLL(Z)=GRR(Z) und GLR(Z)=GRL(Z) erfüllt sind und FLL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem ersten Lautsprecher für den linken Kanal, der vor einem Zuhörer in einem Fahrzeugraum positioniert ist, zum linken Ohr des Zuhörers ist, FRR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem ersten Lautsprecher für den rechten Kanal, der vor dem Zuhörer positioniert ist, zum rechten Ohr des Zuhörers ist, FLR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom ersten Lautsprecher für den linken Kanal zum rechten Ohr des Zuhörers ist, FRL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom ersten Lautsprecher für den rechten Kanal zum linken Ohr des Zuhörers ist, GLL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem zweiten Lautsprecher für den linken Kanal, der an einer unteren Position vor dem Zuhörer positioniert ist, zum linken Ohr des Zuhörers ist, GRR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem zweiten Lautsprecher für den rechten Kanal, der an einer unteren Position vor dem Zuhörer positioniert ist, zum rechten Ohr des Zuhörers ist, GLR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom zweiten Lautsprecher für den linken Kanal zum rechten Ohr des Zuhörers ist und GRL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom zweiten Lautsprecher für den rechten Kanal zum linken Ohr des Zuhörers ist; und einer Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der von der Korrekturfilterschaltung ausgegebenen digitalen Audiosignale YL(Z) und YR(Z) in analoge Audiosignale, wobei die von der Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale den zweiten Lautsprechern für den linken und den rechten Kanal zugeführt werden.
Mit der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug kann, selbst wenn Montagepositionen der Lautsprecher begrenzt sind, ein durch die Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug zu bildendes Klangbild in der Höhe der Augen des Zuhörers positioniert werden, was als eine ideale Position angesehen wird. Demgemäß ist ein imaginärer Lautsprecher vor dem Zuhörer angeordnet und ein Klangfeld und ein Klangbild werden durch den imaginären Lautsprecher wiedergegeben. Weiter hat die Korrekturfilterschaltung einen vereinfachten Aufbau und man kann, selbst wenn ein digitaler Signalprozessor (DSP) mit einer vergleichsweise geringen Verarbeitungskapazität für die Korrekturfilterschaltung benutzt wird, ein erwartetes Klangbild erzielen. Weiter kann allein durch Messen der Übertragungsfunktionen eine optimale Korrektur mit einem beliebigen Modell eines Fahrzeugs mit einer beliebigen Konfiguration durchgeführt werden.
Weiter kann durch Mitteln mehrerer Übertragungsfunktionen eine Korrekturfilterschaltung, die effektiv für mehrere verschiedene Fahrzeugmodelle benutzt werden kann, erzeugt werden. Demgemäß kann die Korrekturfilterschaltung universell als eine Korrekturfilterschaltung verwendet werden, deren Anwendung nicht auf ein spezielles Fahrzeugmodell beschränkt ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Erfindung eine Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug vor, mit einem Paar erster Signalleitungen, entlang derer ein Paar digitaler Audiosignale für einen linken und einen rechten Kanal zugeführt werden, einem Paar zweiter Signalleitungen, entlang derer die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal zugeführt werden, einer ersten und einer zweiten Verzögerungsschaltung, die in den ersten Signalleitungen zum Vorsehen vorbestimmter Zeitverzögerungen für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der ersten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer dritten und einer vierten Verzögerungsschaltung, die in den zweiten Signalleitungen zum Vorsehen vorbestimmter Zeitverzögerungen für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einem Paar Hochfrequenz-Dämpfungsfilter, die für die zweiten Signalleitungen zum Dämpfen von Hochfrequenzkomponenten der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer fünften und einer sechsten Verzögerungsschaltung, die für die zweiten Signalleitungen zum Vorsehen von Zeitverzögerungen entsprechend einem vorherigen Toneffekt für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer ersten Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die von den ersten Signalleitungen ausgegebenwerden, in analoge Audiosignale; einer zweiten Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die von den zweiten Signalleitungen ausgegeben werden, in analoge Audiosignale; einem ersten Paar Lautsprecher, die an einer linken und einer rechten Position vorne in einem Fahrzeugraum zum Empfangen der von der ersten Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale zum Wiedergeben von Tönen angeordnet sind; einem zweiten Paar Lautsprecher, die an einer linken und einer rechten Position hinten im Fahrzeugraum zum Empfangen der von der zweiten Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale zum Wiedergeben von Tönen angeordnet sind; und einer Einrichtung zum Steuern der Verzögerungszeiten der ersten bis vierten Verzögerungsschaltungen als Reaktion auf eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Paar Lautsprecher und einem Zuhörer.
Mit der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug können die Phasen von Wiedergabetönen, die von den Lautsprechern ausgegeben werden, wenn sie den Zuhörer erreichen, mittels der ersten bis vierten Verzögerungsschaltungen eingestellt werden, und demgemäß kann ein Klangbild eindeutig positioniert werden und eine Toncharakteristik an einer Sitzposition des Zuhörers ist verbessert.
Weiter wird, da Hochfrequenzkomponenten der von den zweiten Lautsprechern auszugebenden Wiedergabetöne durch die Hochfrequenz-Dämpfungsfilter gedämpft werden, verhindert, dass die Position eines Klangbildes, wie es vom Zuhörer auf einem Vordersitz wahrgenommen wird, nach hinten verschoben wird, und ein Klangbild kann auch diesbezüglich eindeutig positioniert werden.
Außerdem laufen, da die fünfte und die sechste Verzögerungsschaltung Zeitverzögerungen entsprechend einem vorherigen Toneffekt für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorsehen, von den ersten Lautsprechern an den vorderen Positionen ausgegebene Wiedergabetöne von den zweiten Lautsprechern an den hinteren Positionen ausgegebenen Wiedergabetönen relativ um etwa 10 ms bis 20 ms vor. Folglich werden die von den ersten Lautsprechern an den vorderen Positionen ausgegebenen Wiedergabetöne betont und demgemäß kann ein Klangbild vorne positioniert werden.
Obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Teile oder Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, offensichtlich.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend beispielhaft unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Darin zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
2 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer digitalen Korrekturschaltung der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1;
3A und 3B schematische Draufsichten, die die Funktionsweise der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1 veranschaulichen;
4 eine Darstellung einer Kennlinie der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1;
5 eine ähnliche Ansicht, aber einer geglätteten Kennlinie, der in 4 dargestellten Kennlinie;
6 und 7 ähnliche Ansichten, aber von anderen Kennlinien, der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1;
8 ein Blockschaltbild eines weiteren Aufbaus der digitalen Korrekturschaltung der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1; und
9A und 9B schematische Ansichten, die das Erzeugen eines Klangfeldes in einem Fahrzeugraum veranschaulichen.
(Aufbau der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug)
1 zeigt eine Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist. Bezug nehmend auf 1 enthält die Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug ein Wiedergabegerät 1 zum Beispiel für eine CD oder eine MD als eine Quelle digitaler Audiodaten und eine Eingangsselektorschaltung 4, der die vom Wiedergabegerät 1 ausgegebenen digitalen Audiodaten zugeführt werden.
Außerdem ist als eine Quelle eines analogen Audiosignals zum Beispiel ein UKW-Tuner 2 vorgesehen. Ein vom Tuner 2 ausgegebenes analoges Audiosignal wird einer A/D-Umsetzschaltung 3 zugeführt, durch welche es in digitale Audiodaten umgesetzt wird. Die digitalen Audiodaten werden der Selektorschaltung 4 zugeführt.
Die Selektorschaltung 4 wählt eine der ihr zugeführten digitalen Audiodaten aus und führt die ausgewählten digitalen Audiodaten einer digitalen Korrekturschaltung 5 zu, durch welche eine vorbestimmte Korrekturverarbeitung für die digitalen Audiodaten durchgeführt wird. Bezug nehmend auf 2 ist die digitale Korrekturschaltung 5 aus einem DSP (digitaler Signalprozessor) mit einer Niederfrequenzbereich-Korrekturschaltung 51, einer Resonanzverminderungsschaltung 52, einer Korrekturmaßeinstellschaltung 53 und einer Korrekturfilterschaltung 54 gebildet und korrigiert die digitalen Audiodaten so, dass ein von einem Lautsprechersystem wiedergegebenes Klangbild an einer gewünschten Position positioniert werden kann.
Bezug nehmend wieder auf 1 werden die korrigierten digitalen Audiodaten einer D/A-Umsetzschaltung 6 zugeführt, durch welche sie in ein analoges Audiosignal umgesetzt werden. Das analoge Audiosignal wird durch eine Dämpfungsschaltung 7 zur Tonlautstärkeeinstellung und einen Ausgangsverstärker 8 einem Paar Lautsprecher 9L und 9R für den linken und den rechten Kanal zugeführt.
Die Lautsprecher 9L und 9R sind zum Beispiel an den in 9A dargestellten Positionen ➀ angeordnet oder können dort angeordnet werden. Insbesondere sind die Lautsprecher 9L und 9R, falls die Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug für einen Zuhörer auf einem Vordersitz vorgesehen ist, dann an unteren Bereichen der vorderen Türen auf der linken und der rechten Seite eines Fahrzeugs angeordnet.
Die Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug enthält ferner einen Mikrocomputer 11 zur Systemsteuerung. Falls eine von mehreren Betätigungstasten 12 betätigt wird, dann wird das Wiedergabegerät 1, der Tuner 2, die Eingangsselektorschaltung 4 oder die Dämpfungsschaltung 7 durch den Mikrocomputer 11 als Reaktion auf die Tastenbetätigung so gesteuert, dass die Quelle oder die Tonlautstärke verändert wird.
Demgemäß wird ein Wiedergabeton einer CD, einer MD oder eines Senders von den Lautsprechern 9L und 9R ausgegeben. Hierbei ist ein durch den Wiedergabeton gebildetes Klangbild als Ergebnis einer Korrekturverarbeitung der digitalen Korrekturschaltung 5 zum Beispiel in der Höhe der Augen des Zuhörers positioniert, selbst wenn die Lautsprecher 9L und 9R an den in 9A dargestellten Positionen ➀ positioniert werden.
(Messverfahren der kopfbezogenen Übertragungsfunktion)
Die digitale Korrekturschaltung 5 korrigiert digitale Audiodaten so, dass ein Klangbild in der Höhe der Augen des Zuhörers positioniert werden kann, wie oben beschrieben. Die Korrektur wird unter Verwendung einer Übertragungsfunktion realisiert, die bestimmt wird, indem auch eine Wahrnehmungskennlinie des Zuhörers von den Lautsprechern zum Trommelfell des Zuhörers, d. h. eine kopfbezogene Übertragungsfunktion (HTRF) berücksichtigt wird.
Die kopfbezogene Übertragungsfunktion kann allgemein in der folgenden Weise gemessen werden. Insbesondere:

(a) Lautsprecher und ein Dummykopf mit einer Form des Kopfes eines Menschen werden in Position gesetzt.
(b) Ein Impulssignal, das auf einer Frequenzachse flach wird, wenn es Fouriertransformiert wird, wird den Lautsprechern als ein Testsignal eingegeben. Das Testsignal kann alternativ ein anderes Signal mit einer Eigenschaft einer Impulsfunktion wie beispielsweise ein zeitgedehntes Impulssignal sein.
(c) Eine Impulsantwort eines künstlichen Ohres des Dummykopfes wird gemessen. Die Impulsantwort ist die kopfbezogene Übertragungsfunktion, wenn die Lautsprecher und der Dummykopf die Positionsbeziehung des obigen Absatzes (a) haben.

Zum Nutzen einer kopfbezogenen Übertragungsfunktion in der Vorrichtung von 1 und 2:

(A) Ein Dummykopf DM mit einer Form des Kopfes eines Menschen wird auf einen Vordersitz eines Standardfahrzeugs oder eines repräsentativen Fahrzeugs gesetzt, wie in 9A dargestellt.
(B) Lautsprecher werden an tatsächlichen Lautsprecherpositionen, zum Beispiel an den Positionen ➀, angeordnet und die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen für die an den Positionen ➀ positionierten Lautsprecher werden bestimmt.
(C) Ein Lautsprecher wird dort angeordnet, wo ein ideales Klangfeld realisiert werden soll, zum Beispiel an der Position ➂, d. h. am Armaturenbrett, und eine kopfbezogene Übertragungsfunktion für den an der Position ➂ positionierten Lautsprecher wird bestimmt.

(Korrekturfilterschaltung (Teil 1) für die Klangbildposition)
Die Position eines Klangbildes wird durch die digitale Korrekturschaltung 5 in einer solchen Weise wie oben beschrieben korrigiert, und in der digitalen Korrekturschaltung 5 von 2 führt die Korrekturfilterschaltung 54 die Korrektur aus.
In diesem Fall korrigiert die Korrekturfilterschaltung 54 digitale Audiodaten entsprechend den in (B) und (C) oben bestimmten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen. Durch die Datenkorrektur wird die Position eines Klangbildes durch die Lautsprecher 9L und 9R, die an den Positionen ➀ der Türen neben den Vordersitzen montiert sind, auf die Position des Klangbildes durch den Lautsprecher, der an der idealen Position ➂ positioniert ist, korrigiert.
Zuerst wird angenommen, dass durch die Messung und die Analyse durch die Schritte der obigen Absätze (A) bis (C) erhaltene kopfbezogene Übertragungsfunktionen HTRF derart sind, wie sie nachfolgend angegeben und auch in 3A und 3B veranschaulicht sind:
FLL(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF von dem Lautsprecher für den linken Kanal an der Position ➂ zum linken Ohr
FLR(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF von dem Lautsprecher für den linken Kanal an der Position ➂ zum rechten Ohr
FRL(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den rechten Kanal an der Position ➂ zum linken Ohr
FRR(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den rechten Kanal an der Position ➂ zum rechten Ohr
GLL(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den linken Kanal an der Position ➀ zum linken Ohr
GLR(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den linken Kanal an der Position ➀ zum rechten Ohr
GRL(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den rechten Kanal an der Position ➀ zum linken Ohr
GRR(Z): kopfbezogene Übertragungsfunktion HTRF vom Lautsprecher für den rechten Kanal an der Position ➀ zum rechten Ohr
Es ist zu beachten, dass, wie oben beschrieben, die Position ➂ die Position eines Lautsprechers zum Realisieren eines idealen Klangfeldes oder Klangbildes ist und die Position ➀ die Position des tatsächlich angeordneten Lautsprechers 9L oder 9R ist. Weiter ist jede der kopfbezogenen Übertragungsfunktionen in einer komplexen Zahl dargestellt.
Weiter sind eingegebene Audiosignale durch Parameter XL(Z), XR(Z), YL(Z) und YR(Z) wie folgt definiert:
XL(Z): eingegebenes Audiosignal des linken Kanals (Audiosignal vor der Korrektur)
XR(Z): eingegebenes Audiosignal des rechten Kanals (Audiosignal vor der Korrektur)
YL(Z): ausgegebenes Audiosignal des linken Kanals (Audiosignal nach der Korrektur)
YR(Z): ausgegebenes Audiosignal des rechten Kanals (Audiosignal nach der Korrektur)
Um die durch die Korrekturfilterschaltung 54 zu verarbeitende Datenmenge zu reduzieren, wird angenommen, dass die obigen kopfbezogenen Übertragungsfunktionen „links/rechts-symmetrisch" zueinander sind und die Beziehungen FLL(Z)=FRR(Z) (1) FLR(Z)=FRL(Z) (2) GLL(Z)=GRR(Z) (3) GLR(Z)=GRL(Z) (4)erfüllt sind, um die Korrekturfilterschaltung 54 zu bilden.
Deshalb ist die Position des Dummykopfes DM, wenn eine kopfbezogene Übertragungsfunktion gemessen wird, vorzugsweise eine zentrale Position der Vordersitze im Fahrzeugraum oder eine zentrale Position im Fahrzeugraum. Wenn der Dummykopf DM auf diese Weise angeordnet wird, ist die Korrekturdifferenz zwischen verschiedenen Sitzen minimiert und eine Korrekturwirkung kann an jedem beliebigen Sitz vorausberechnet werden.
Um die Korrektur unter den Annahmen der Ausdrücke (1) bis (4) zu machen, sodass ein Ton von einem Lautsprecher an der Position ➂ kommt, sollten die folgenden Ausdrücke (5) und (6) erfüllt sein. Insbesondere YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z) = XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z) (5) YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z) = XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z) (6)
Hierbei sind, falls Hp(Z) und Hm(Z) definiert sind als Hp(Z) = (FLL(Z) + FLR(Z))/(GLL(Z) + GLR(Z)) (7) Hm(Z) = (FLL(Z) – FLR(Z))/(GLL(Z) – GLR(Z)) (8)dann YL(Z) und YR(Z) dargestellt als YL(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z))/2 + Hm(Z)·(XL(Z) – XR(Z))/2 (9) YR(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z))/2 – Hm(Z)·(XL(Z) – XR(Z))/2 (10)
Es ist auch bekannt, dass eine Differenzkomponente zwischen Stereomusiksignalen viel Einfluss auf ein Stereogefühl und ein Gefühl einer Erweiterung hat. Die zweiten Terme in den Ausdrücken (9) und (10) stellen Differenzkomponenten von Stereosignalen dar. Demgemäß kann, falls die Pegel der zweiten Terme gesteuert werden, dann das Gefühl einer Raumerweiterung gesteuert werden.
Hierbei können, falls die zweiten Terme der Ausdrücke (9) und (10) mit einem Koeffizienten k als ein Parameter zum Steuern des Gefühls der Erweiterung multipliziert werden, dann die Ausdrücke (9) und (10) jeweils umgeformt werden als YL(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z))/2 + k·Hm(Z)·(XL(Z) – XR(Z))/2 (11) YR(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z))/2 – k·Hm(Z)·(XL(Z) – XR(Z))/2 (12)
In den Ausdrücken (11) und (12) werden, falls der Koeffizient k größer wird, dann die Differenzkomponenten der zweiten Terme verstärkt und demgemäß wird das Gefühl der Erweiterung des Wiedergabeklangfeldes gefördert.
Daher kann gemäß den Ausdrücken (11) und (12) die Korrekturfilterschaltung 54 aus einem Filter mit Kennlinien, die durch die Ausdrücke (7) und (8) dargestellt sind, eine Additionsschaltung und eine Subtraktionsschaltung sowie eine Pegelsteuerschaltung gebildet werden.
Die in 2 dargestellte Korrekturfilterschaltung 54 ist basierend auf dem gerade beschriebenen Konzept aufgebaut. In diesem Fall werden digitale Audiodaten von der Korrekturmaßeinstellschaltung 53 als die Eingangssignale XL(Z) und XR(Z) zur Korrekturfilterschaltung 54 benutzt und die Ausgangssignale der Korrekturfilterschaltung 54 sind die Signale YL(Z) und YR(Z).
Insbesondere werden die Eingangssignale XL(Z) und XR(Z) einer Subtraktionsschaltung 541A und einer Additionsschaltung 541B eingegeben, durch welche ein Differenzsignal bzw. ein Summensignal gebildet werden. Das Differenzsignal wird einer Pegelsteuerschaltung 541C zugeführt, durch welche eine Pegelsteuerung entsprechend dem Koeffizienten k in den Ausdrücken (11) und (12) für das Differenzsignal durchgeführt wird, und das resultierende Differenzsignal wird einer Filterschaltung 542M zugeführt. Dagegen wird das Summensignal einer Filterschaltung 542P zugeführt. Die Filterschaltungen 542M und 542P sind jeweils aus einem FIR-Filter gebildet und haben Übertragungskennlinien, die durch die oben gegebenen Ausdrücke (8) bzw. (7) dargestellt sind.
Ausgangssignale der Filterschaltungen 542M und 542P werden in vorbestimmten Verhältnissen einer Additionsschaltung 543A und einer Subtraktionsschaltung 543B zugeführt, durch welche Ausgangssignale YL(Z) bzw. YR(Z) gebildet werden. Die Signale YL(Z) und YR(Z) werden der D/A-Umsatzschaltung 6 in der nächsten Stufe zugeführt.
Demgemäß kann, selbst wenn die Lautsprecher 9L und 9R an den Positionen ➀ an den Türen neben den Vordersitzen montiert sind, ein Klangbild äquivalent zu dem, das erzeugt wird, wenn die Lautsprecher 9L und 9R an der idealen Position ➂ angeordnet sind, erzeugt werden. Weiter ist es auch möglich, da die Pegelsteuer schaltung 541C den Koeffizienten k unter der Steuerung des Mikrocomputers 11 steuert, das Gefühl der Erweiterung zu betonen.
(Vereinfachung der Korrekturfilterschaltung 54)
4 veranschaulicht ein Beispiel einer Messung der Impulsantwort und stellt ein Ergebnis einer Messung der Impulsantwort aus dem an der Position ➀ der linken Tür neben einem Vordersitz des Fahrzeugs angeordneten Lautsprecher zum linken Ohr des in der Mitte der Vordersitze angeordneten Dummykopfes DM dar.
Wie man aus dem Ergebnis der Messung sehen kann, erscheint eine große Spitze oder Einsenkung in der Impulsantwort. Falls eine solche Spitze oder Einsenkung unverändert von der Korrekturfilterschaltung 54 verwendet wird, dann ist eine vergleichsweise große Ordnungszahl für die Filterschaltungen 542M und 542P erforderlich und eine umfangreiche Verarbeitung ist erforderlich.
Deshalb wird nachfolgend ein Verfahren zum Vereinfachen der Filterschaltungen 542M und 542P beschrieben, um die Korrekturfilterschaltung 54 zu vereinfachen.
(a) Glättung auf der Frequenzachse
Zum Beispiel wird die Amplitude des Messergebnisses von 4 auf der Frequenzachse geglättet, um steile Spitzen und Einsenkungen zu entfernen, um eine allgemeine Tendenz der Impulsantwort zu nutzen. Zum Beispiel erhält man durch Glätten der Amplitude des in 4 dargestellten Messergebnisses Kennlinien der Kurven A und B von 5, und die Filterschaltungen 542M und 542P werden entsprechend den Kennlinien der Kurven A und B konstruiert.
(b) Glätten der Daten
6 und 7 zeigen verschiedene Beispiele eines Messergebnisses der Impulsantwort. Insbesondere zeigt 6 ein Messergebnis der Impulsantwort von dem Lautsprecher, der an der Position ➀ der Tür neben dem linken Vordersitz des Fahrzeugs angeordnet ist, zum linken Ohr des auf dem linken Vordersitz angeordneten Dummykopfes DM. Dagegen zeigt 7 ein Messergebnis der Impulsantwort von dem Lautsprecher, der an der Position ➀ der Tür neben dem linken Vordersitz des Fahrzeugs angeordnet ist, zum linken Ohr des auf dem rechten Vordersitz angeordneten Dummykopfes DM.
Wie man aus den Messergebnissen von 6 und 7 und dem Messergebnis von 4 sehen kann, gibt es in einem Frequenzband von 1 kHz oder niedriger allgemein eine Tendenz, dass die Amplitudenkennlinie sich in Abhängigkeit von der Messposition in dem Fahrzeugraum stark unterscheidet. Dies entsteht aus einem Einfluss der Resonanz (stehende Wellen) im Fahrzeugraum, weil der Fahrzeugraum ein geschlossener Raum ist. Demgemäß schränkt die Korrektur solcher Niederfrequenzkomponenten die Zuhörposition ein. Weiter muss, um die Niederfrequenzkomponenten zu korrigieren, die Ordnungszahl der Filter ausreichend groß sein.
Deshalb wird für das Frequenzband von 1 kHz oder niedriger keine Korrektur durchgeführt. Mit anderen Worten wird, wie durch eine gerade Linie C in 5 angedeutet, die Amplitude der Antwort im Frequenzband von 1 kHz oder niedriger mit einem mittleren Pegel davon abgeflacht. Dann werden die Filterschaltungen 542M und 542P entsprechend den Kennlinien der geraden Linie C und der Kurve B konstruiert.
(c) Phasenminimierung
Als ein Verfahren zum Verkleinern der Ordnungszahl eines Filters steht eine Phasenminimierung genannte Technik zur Verfügung.
So wird, wenn eine Berechnung der Ausdrücke (7) und (8) durchgeführt wird, zuerst eine Phasenminimierung für alle Berechnungen des Zählers und des Nenners durchgeführt, und dann wird die Teilung durchgeführt, um die Ordnungszahl der Filterschaltungen 542M und 542P zu verkleinern.
Wenn eine Berechnung der Ausdrücke (7) und (8) durchgeführt wird, falls eine Phasenminimierung für ein Teilungsergebnis des Zählers/Nenners durchgeführt wird, dann kann die Ordnungszahl der Filterschaltungen 542M und 542P weiter verkleinert werden.
Gemäß einem Experiment erhielt man jedoch ein besseres Korrekturergebnis für ein Klangbild, wenn eine Teilung durchgeführt wurde, nachdem eine Phasenminimierung für alle Berechnungen des Zählers und des Nenners durchgeführt wurde, als wenn eine Phasenminimierung für ein Teilungsergebnis des Zählers/Nenners durchgeführt wurde.
Durch Durchführen der oben beschriebenen Vorgänge (a) bis (c) kann die Ordnungszahl der Filterschaltungen 542M und 542P verkleinert werden und als Ergebnis kann die Korrekturfilterschaltung 54 vereinfacht werden.
(Korrektur der Niederfrequenzkomponenten)
Allgemein gibt es eine Tendenz, dass, falls eine solche Korrektur einer Klangbildposition wie oben beschreiben durchgeführt wird, dann der Hochfrequenzpegel steigt. Deshalb enthält die digitale Korrekturschaltung 5 die Niederfrequenzbereichs-Korrekturschaltung 51, sodass eine Gleichgewichtskorrektur des Ausgangstons durchgeführt werden kann.
Insbesondere enthält die Niederfrequenzbereichs-Korrekturschaltung 51 ein Paar Bandverstärkungsfilter 51L und 51R, die in Signalleitungen für digitale Audiodaten (die Signale XL(Z) und XR(Z)) gesetzt sind.
Es ist zu beachten, dass die Bandverstärkungsfilter 51L und 51R zum Beispiel solche Eigenschaften haben wie
Mittenfrequenz: 20 Hz bis 120 Hz
Verstärkungsmaß der Frequenzkennlinie (Signalpegel) bei der Mittenfrequenz:
2 dB bis 18 dB
Q bei der Mittenfrequenz: 1 bis 3
(Reduzierung des Einflusses der Resonanz (stehende Wellen) im Fahrzeugraum)
Das Innere des Fahrzeugraums ist ein geschlossener Raum mit einer komplizierten Konfiguration. In einem geschlossenen Raum tritt ein „Fahrzeugraum-Resonanzphänomen" auf, bei dem stehende Wellen gebildet werden, die mit dem von einem Lautsprecher ausgegebenen Ton in Resonanz sind.
Gemäß einer Untersuchung betrug die Frequenz, bei welcher der Einfluss des Fahrzeugraum-Resonanzphänomens am deutlichsten erschien, allgemein ein Frequenzband von 800 Hz oder niedriger. Demgemäß kann, falls der Ausgangspegel des Tons im Frequenzband von 100 Hz bis 800 Hz vermindert wird, dann das „begrenzte Gefühl" ohne großen Einfluss auf das Qualitätsempfinden eines Musiksignals reduziert werden.
So enthält die digitale Korrekturschaltung 5 von 2 die Resonanzverminderungsschaltung 52, um die Resonanz zu vermindern. Insbesondere enthält die Resonanz verminderungsschaltung 52 ein Paar Dämpfungsfilter 52L und 52R, die in die Signalleitungen für die digitalen Audiodaten (die Signale XL(Z) und XR(Z)) gesetzt sind.
Die Banddämpfungsfilter 52L und 52R haben zum Beispiel solche Eigenschaften wie
Mittenfrequenz: 150 Hz bis 600 Hz
Dämpfungsmaß der Frequenzkennlinie (Signalpegel) bei der Mittenfrequenz:
3 dB bis 6 dB
Q bei der Mittenfrequenz: 2 bis 4
(Einstellung des mit der Tonlautstärkeeinstellung verbundenen Effekts)
Es ist oben beschrieben, dass es eine Tendenz gibt, dass, falls die oben beschriebene Korrektur der Klangbildposition durchgeführt wird, dann der Hochfrequenzpegel steigt. Als Ergebnis entsteht ein Problem, dass, wenn die Tonlautstärke groß gemacht wird, der Ton in einem Hochfrequenzbereich im Ohr des Zuhörers klingelt.
Deshalb enthält die digitale Korrekturschaltung 5 die Korrekturmaßeinstellschaltung 53, sodass ein Ton in einem Hochfrequenzbereich, wenn die Tonlautstärke groß ist, unterdrückt werden kann. Insbesondere enthält die Korrekturmaßeinstellschaltung 53 ein Paar Hochfrequenzdämpfungsfilter (Verschiebefilter) 53L und 53R, die in die Signalleitungen für die digitalen Audiodaten (die Signale XL(Z) und XR(Z)) gesetzt sind.
Die Hochfrequenzdämpfungsfilter 53L und 53R haben zum Beispiel solche Eigenschaften wie
Ordnungszahl: 1
Umkehrfrequenz: 1 kHz bis 10 kHz
Dämpfungsmaß der Frequenzkennlinie (Signalpegel) im Hochfrequenzbereich:
0 dB bis 20 dB
Falls eine der Betätigungstasten 12, die der Tonlautstärkeeinstellung dienen, betätigt wird, dann wird das Dämpfungsmaß der Dämpferschaltung 7 durch den Mikrocomputer 11 so gesteuert, dass die Tonlautstärke des Wiedergabetons eingestellt wird. In diesem Fall werden die Dämpfungsmaße der Hochfrequenzdämpfungsfilter 53L und 53R im Hochfrequenzbereich gleichzeitig durch den Mikrocomputer 11 so gesteuert, dass, wenn die Tonlautstärke ansteigt, die Dämpfungsmaße der Hochfrequenzdämpfungsfilter 53L und 53R im Hochfrequenzbereich größer werden.
Demgemäß kann bei jeder Tonlautstärke eine geeignete Wiedergabe durchgeführt werden und auch eine Steuerung dafür kann einfach durchgeführt werden.
(Steuerung des Gefühls der Erweiterung)
Da eine Differenzkomponente des linken und des rechten Kanals eines Musiksignals einen deutlichen Einfluss auf das Stereoempfinden und das Gefühl der Erweiterung hat, wie oben beschrieben, enthält die digitale Korrekturschaltung 5 von 2 die Pegelsteuerschaltung 541C.
Die Pegelsteuerschaltung 541C steuert den Pegel einer von der Subtraktionsschaltung 541A der Filterschaltung 542M zuzuführenden Differenzkomponente entsprechend dem Koeffizienten k als Reaktion auf einen Befehl vom Mikrocomputer 11. Demgemäß kann das Gefühl einer Raumerweiterung des Wiedergabetons verstärkt werden.
Falls der jedoch der Pegel der Differenzkomponente vergrößert wird, um das Gefühl der Erweiterung zu verstärken, dann klingt der Ton allgemein so, als ob die Tonlautstärke größer geworden ist. Deshalb wird in der Wiedergabevorrichtung von 1, wenn der Pegel der Referenzkomponente durch die Pegelsteuerschaltung 541C gesteuert wird, gleichzeitig der Pegel des Audiosignals durch die Dämpferschaltung 7 für die Tonlautstärkeeinstellung korrigiert und folglich wird die Tonlautstärke des Wiedergabetons korrigiert.
Demgemäß wird bei der Wiedergabevorrichtung von 1 die Position des Klangbildes auf die Höhe der Augen korrigiert und ein Klangfeld, das ein ausreichendes Gefühl einer Erweiterung vorsieht, wird wieder erzeugt.
Wie oben beschrieben, können bei der Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug von 1 und 2, da es für einen Zuhörer möglich ist, wahrzunehmen dass ein Wiedergabeton von einem imaginären Lautsprecher ausgegeben wird, der imaginär an einer Stelle angeordnet ist, an welcher ein Lautsprecher ursprünglich nicht angeordnet werden kann, ein ideales Klangfeld und -bild im Fahrzeugraum erzeugt werden.
Demgemäß ist es möglich, die Positionierung eines Klangbildes an einem unteren Ort zu verhindern und eine Positionierung des Klangbildes auf der Höhe der Augen des Zuhörers, was eine ideale Position ist, zu bewirken. Weiter kann der Nachteil, der eintritt, wenn ein zusätzlicher kleiner Lautsprecher für die Wiedergabe eines Tons in einem Hochfrequenzbereich an einer vergleichsweise hohen Position angeordnet wird, d. h. der Nachteil, dass Töne für die Ohren des Zuhörers getrennt klingen, beseitigt werden und es ist für den Zuhörer möglich, wahrzunehmen, dass ein Ton von einem einzigen Lautsprecher ausgegeben wird.
Ferner kann das Gefühl einer räumlichen Erweiterung eines Klangfeldes durch Steuern des Pegels der Differenzkomponente korrigiert werden. Außerdem kann eine optimale Korrektur entsprechend dem Tonlautstärkepegel durchgeführt werden. Weiterhin kann die digitate Korrekturschaltung vereinfacht werden, und selbst wenn ein DSP mit einem vergleichsweise niedrigen Verarbeitungsvermögen für die digitale Korrekturschaltung 5 verwendet wird, kann man eine erwartete Aufgabe lösen. Weiter kann, allein wenn eine Übertragungsfunktion gemessen wird, eine optimale Korrektur mit einem beliebigen Fahrzeugmodell mit einer beliebigen Konfiguration durchgeführt werden.
Ferner kann durch Mitteln mehrerer Übertragungsfunktionen eine Korrekturfilterschaltung, die für mehrere verschiedene Fahrzeugmodelle effektiv verwendet werden kann, erzeugt werden. Demgemäß kann die Korrekturfilterschaltung als Korrekturfilterschaltung, deren Anwendung nicht auf ein, spezielles Fahrzeugmodell beschränkt ist, universell verwendet werden.
Ferner wird ein Ton in einem Niederfrequenzbereich mit verstärkter Leistung von den Lautsprechern für sowohl die Vordersitze als auch die Rücksitze des Fahrzeugs ausgegeben. Da im Allgemeinen die Lautsprecher auf der Rücksitzseite in den meisten Fällen einen größeren Durchmesser haben, kann das Leistungsvermögen der Lautsprecher im Fahrzeugraum hinsichtlich des Ausgangs für einen Ton in einem Niederfrequenzbereich zufriedenstellend gezeigt werden.
(Korrekturfilterschaltung für die Klangbildposition (Teil 2))
Im Allgemeinen wird es als ideal angenommen, den linken und den rechten Lautsprecher für eine Stereowiedergabe an links/rechts-symmetrischen Positionen aus Sicht des Zuhörers anzuordnen, und es wird als ideal angenommen, dass ein von den Lautsprechern erzeugtes Klangbild vor dem Zuhörer positioniert ist.
In einer Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug sind jedoch die Lautsprecher für die Vordersitze in den meisten Fällen an unteren Positionen ➀ der Vordertüren angeordnet und Lautsprecher für die Rücksitze sind in den meisten Fällen an unteren Positionen ➁ der hinteren Türen angeordnet, wie oben unter Bezug auf 9A beschrieben, oder Lautsprecher für die hinteren Türen sind häufig an Positionen einer hinteren Ablage angeordnet, wie in 9B dargestellt.
Deshalb kommt zum Beispiel bei einem Fahrgast auf dem rechten Vordersitz ein von dem Lautsprecher, der rechts vorne angeordnet ist, ausgegebener Wiedergabeton zuerst an und dann kommen nach gewissen Zeitverzögerungen nacheinander Wiedergabetöne an, die von den anderen Lautsprechern ausgegeben werden. Demgemäß hört der Fahrgast die Wiedergabetöne mit zueinander verschobenen Phasen. Als Ergebnis kann man kein Empfinden eines klar positionierten Klangbildes erzielen.
Daher wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Phasen von Audiosignalen, die verschiedenen Lautsprechern zugeführt werden sollen, durch Verzögerungsschaltungen so korrigiert werden, dass Wiedergabetöne, die von den verschiedenen Lautsprechern ausgegeben werden, in der gleichen Phase bei einem Fahrgast ankommen können. Selbst bei dem Verfahren ist jedoch die Position eines von einem Fahrgast auf einem Vordersitz wahrgenommenen Klangbildes durch Hochfrequenzkomponenten von Wiedergabetönen, die von den Lautsprechern an den hinteren Positionen ➁ oder ➃ ausgegeben werden, nach hinten verschoben. Als Ergebnis kann man kein klar positioniertes Klangbild vor dem Zuhörer erzielen.
Andererseits kann, falls die Ausgangsleistung der an den hinteren Positionen ➁ oder ➃ angeordneten Lautsprecher abgesenkt wird, dann ein Klangbild effektiv vor dem Zuhörer positioniert werden. Dies verringert jedoch das Gesamtklangdruckniveau.
Deshalb ist in einer weiteren Ausführungsform der digitalen Korrekturschaltung 5, die in 8 dargestellt ist, die Verarbeitung der Korrektur der Höhe eines wiederzugebenden Klangbildes auf die Höhe der Augen eines Fahrgasts weggelassen, um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen, wohingegen eine Klangeigenschaft an einer Sitzposition des Fahrgasts erweitert wird.
Bezug nehmend auf 8 werden in der gezeigten digitalen Korrekturschaltung 5 digitale Audiodaten, die durch eine Selektorschaltung 4 ausgewählt sind, einem Paar Verzögerungsschaltungen 57L und 57R zugeführt, durch welche sie um vorbestimmte Zeiten verzögert werden. Die so verzögerten digitalen Audiodaten werden einer D/A-Umsetzungsschaltung 6 zugeführt, durch welche sie in analoge Audiosignale umgesetzt werden. Die Audiosignale werden durch eine Dämpferschaltung 7 für eine Tonlautstärkeeinstellung und einen Ausgangsverstärker 8 einem Paar Lautsprecher 9L und 9R für den linken und den rechten Kanal zugeführt. Die Lautsprecher 9L und 9R sind zum Beispiel an den oben unter Bezug auf 9A und 9B beschriebenen Positionen ➀ angeordnet.
Weiter werden die durch die Eingangsselektorschaltung 4 ausgewählten digitalen Audiodaten einem Paar Hochfrequenzdämpfungsfilter (Verschiebefilter) 56LB und 56RB zugeführt. Die Hochfrequenzdämpfungsfilter 56LB und 56RB sind vorgesehen, um Hochfrequenzkomponenten zu dämpfen, die wirken, um ein Klangbild nach hinten zu verschieben, wie oben beschrieben, und haben zum Beispiel die folgenden Eigenschaften:
Ordnungszahl: 1
Umkehrfrequenz: 1 kHz bis 10 kHz
Dämpfungsmaß der Frequenzkennlinie (Signalpegel) im Hochfrequenzbereich:
2 dB bis 10 dB
Die von den Hochfrequenzdämpfungsfiltern 56LB und 56RB ausgegebenen digitalen Audiodaten werden einem Paar Verzögerungsschaltungen 57LB und 57RB zugeführt, durch welche sie um vorbestimmte Zeiten verzögert werden. Dann werden die verzögerten digitalen Audiodaten durch ein Paar Verzögerungsschaltungen 58L und 58R einem D/A-Umsetzer 6B zugeführt, durch den sie in analoge Audiosignale umgesetzt werden. Die Audiosignale werden durch eine Dämpferschaltung 7B für ein Tonlautstärkeeinstellung und einen Ausgangsverstärker 8B einem Paar Lautsprecher 9LB und 9RB für den linken und den rechten Kanal zugeführt. Es ist zu beachten, dass die Lautsprecher 9LB und 9RB zum Beispiel an den Positionen ➁ von 9A oder den Positionen ➃ von 9B angeordnet sind.
In diesem Fall dämpfen die Hochfrequenzdämpfungsfilter 56LB und 56RB Hochfrequenzkomponenten, die das Klangbild wie oben beschrieben nach hinten verschieben, aber geben Niederfrequenzkomponenten, die weniger Einfluss auf die Positionierung des Klangbildes haben, unverändert aus. Weiter sind die Verzögerungsschaltungen 57L, 57R, 57LB und 57RB vorgesehen, um die Phasen der von den Lautsprechern 9L, 9R, 9LB und 9RB auszugebenden Wiedergabetöne entsprechend der Sitzposition eines Fahrgasts einzustellen.
Deshalb werden, falls eine der Betätigungstasten 12, die vorgesehen ist, um eine Sitzposition einzugeben betätigt wird, dann die Dämpfungsmaße des Tons in einem Hochfrequenzbereich der Hochfrequenzdämpfungsfilter 56LB und 56RB sowie die Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen 57L, 57R, 57LB und 57RB durch den Mikrocomputer 11 als Reaktion auf die Betätigung der Taste gesteuert.
Die Verzögerungsschaltungen 58LB und 58RB sind vorgesehen, um die von den Lautsprechern 9L und 9R an den vorderen Positionen ausgegebenen Wiedergabetöne an einem auf einem Vordersitz sitzenden Fahrgast um 10 ms bis 20 ms früher als die von den Lautsprechern 9LB und 9RB an den hinteren Positionen ausgegebenen Wiedergabetöne ankommen zu lassen.
Mit der digitalen Korrekturschaltung 5 mit dem oben beschriebenen Aufbau können die Phasen, wenn die von den Lautsprechern 9L, 9R, 9LB und 9RB ausgegebenen Wiedergabetöne bei einem Fahrgast ankommen, durch die Verzögerungsschaltungen 57L bis 57RB eingestellt werden und demgemäß kann ein Klangbild exakt positioniert werden.
Weiter wird verhindert, da die Hochfrequenzkomponenten der von den Lautsprechern 9LB und 9RB auszugebenden Wiedergabetöne durch die Hochfrequenzdämpfungsfilter 56LB bzw. 56RB gedämpft werden, eine Verschiebung der Position eines Klangbildes, wie es von einem Fahrgast auf einem Vordersitz wahrgenommen wird, nach hinten verhindert werden und ein Klangbild kann auch diesbezüglich exakt positioniert werden.
Außerdem werden, während das Hörempfinden eines Menschen einen vorauseilenden Toneffekt (Haas-Effekt) hat, d. h. eine Eigenschaft, dass ein durch die Verzögerungsschaltungen 58LB und 58RB um eine Zeit von etwa 10 ms bis 20 ms früher ankommender Ton empfindlich wahrgenommen wird, da die von den Lautsprechern 9L und 9R an den vorderen Positionen ausgegebenen Wiedergabetöne den von den Lautsprechern 9LB und 9RB an den hinteren Positionen ausgegebenen Wiedergabetönen um etwa 10 ms bis 20 ms voreilen, die von den Lautsprechern 9L und 9R an den vorderen Positionen ausgegebenen Wiedergabetöne verstärkt. Folglich kann ein Klangbild ohne Verringern der Gesamttonlautstärke vorne positioniert werden.
Weiter sinkt, da Niederfrequenztöne, die die Positionierung des Klangbildes nicht stark beeinflussen, von den Lautsprechern 9Lb und 9RB ausgegeben werden, der Gesamtklangdruckpegel nicht oder die Dicke des Klangs im Niederfrequenzbereich geht nicht verloren. Weiter kann, da in einem Fahrzeug-Audiosystem die hinteren Lautsprecher im Allgemeinen einen größeren Durchmesser als jene der vorderen Lautsprecher haben, das Leistungsvermögen der Lautsprecher 9LB und 9RB für die Niederfrequenzausgänge ausreichend gezeigt werden.
Weiterhin wirkt, da die von den Lautsprechern 9L und 9R ausgegebenen Wiedergabetöne aufgrund der voreilenden Klangwirkung empfindlich wahrgenommen werden, selbst wenn eine Signalverarbeitung wie beispielsweise eine Grafik-Equalizer-Verarbeitung nur auf Signalleitungen für den vorderen Lautsprecher 9L und 9R zuzuführende Audiosignale von einer Einschränkung eines DSP oder dergleichen gesetzt werden kann, der Effekt so, dass er für den gesamten Fahrzeugraum effektiv ist.
(Sonstiges)
Während in den obigen Absätzen (a) bis (c) ein Konstruktionsprozess für die Filterschaltungen 542M und 542P beschrieben ist, sind der Gegenstand und die Reihenfolge der Absätze (a) bis (c) nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Weiter kann man, wenn ein zusätzlicher Lautsprecher für die ausschließliche Verwendung für Hochfrequenztöne auf dem Armaturenbrett oder dergleichen angeordnet wird, ein dem Lautsprecher zuzuführendes Audiosignal effektiv erhalten, falls es in ähnlicher Weise durch einen Hochfrequenzdämpfungsfilter ähnlich den Hochfrequenzdämpfungsfiltern 53L und 53R verarbeitet wird.
Auch ist es möglich, die digitale Korrekturschaltung 5 von 2 mit der digitalen Korrekturschaltung 5 von 8 zu kombinieren. Ferner können die Verzögerungsschaltungen 57LB und 57RB und die Verzögerungsschaltungen 58LB und 58RB der digitalen Korrekturschaltung 5 von 8 jeweils miteinander integriert werden.
Während in der obigen Beschreibung beschrieben ist, dass eine Sitzposition eines Fahrgasts mittels der Betätigungstasten 12 eingegeben wird, ist es ferner auch möglich, eine Sitzposition eines Fahrgasts mittels eines Infrarotsensors, der in der Fahrzeugkammer vorgesehen ist, oder eines Drucksensors, der für einen Sitz vorgesehen ist, zu erfassen und die Hochfrequenzdämpfungsfilter 56LB und 56RB und die Verzögerungsschaltungen 57L bis 57RB mittels des Mikrocomputers 11 ent sprechend einem Erfassungsausgang des Sensors so zu steuern, dass sie für die Sitzposition geeignete Kennlinien haben.
Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezieller Begriffe beschrieben worden ist, dient eine solche Beschreibung nur Veranschaulichungszwecken und es ist selbstverständlich, dass Veränderungen und Abwandlungen ohne Verlassen des Schutzumfangs der Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist, vorgenommen werden können.

Claims

Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Korrekturfilterschaltung zum Umsetzen von eingegebenen digitalen Audiosignalen XL(Z) und XR(Z) für einen linken und einen rechten Kanal in digitale Audiosignale YL(Z) und YR(Z), die unter Verwendung von kopfbezogenen Übertragungsfunktionen jeweils dargestellt sind durch YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z) = XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z) YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z) = XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z)wobei, weil die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen links/rechts-symmetrisch zueinander sind, die Beziehungen FLL(Z)=FRR(Z), FLR(Z)=FRL(Z), GLL(Z)=GRR(Z) und GLR(Z)=GRL(Z) erfüllt sind und FLL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem ersten Lautsprecher für den linken Kanal, der vor einem Zuhörer in einem Fahrzeugraum positioniert ist, zum linken Ohr des Zuhörers ist, FRR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem ersten Lautsprecher für den rechten Kanal, der vor dem Zuhörer positioniert ist, zum rechten Ohr des Zuhörers ist, FLR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom ersten Lautsprecher für den linken Kanal zum rechten Ohr des Zuhörers ist, FRL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom ersten Lautsprecher für den rechten Kanal zum linken Ohr des Zuhörers ist, GLL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem zweiten Lautsprecher für den linken Kanal, der an einer unteren Position vor dem Zuhörer positioniert ist, zum linken Ohr des Zuhörers ist, GRR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion von einem zweiten Lautsprecher für den rechten Kanal, der an einer unteren Position vor dem Zuhörer positioniert ist, zum rechten Ohr des Zuhörers ist, GLR(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom zweiten Lautsprecher für den linken Kanal zum rechten Ohr des Zuhörers ist und GRL(Z) eine kopfbezogene Übertragungsfunktion vom zweiten Lautsprecher für den rechten Kanal zum linken Ohr des Zuhörers ist; und einer Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der von der Korrekturfilterschaltung ausgegebenen digitalen Audiosignale YL(Z) und YR(Z) in analoge Audiosignale, wobei die von der Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale den zweiten Lautsprecher für den linken und den rechten Kanal zugeführt werden.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welcher, wenn Hp(Z) und Hm(Z) jeweils definiert sind als Hp(Z) = (FLL(Z) + FLR(Z))/(GLL(Z) + GLR(Z)) Hm(Z) = (FLL(Z) – FLR(Z))/(GLL(Z) – GLR(Z)), die Korrekturfilterschaltung eine erste Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren eines der eingegebenen digitalen Audiosignale XL(Z) und XR(Z) vom anderen und eine erste Additionsschaltung zum Addieren der eingegebenen digitalen Audiosignale XL(Z) und XR(Z), wobei das erste und das zweite digitale Filter die Übertragungskennlinien Hm(Z) bzw. Hp(Z) besitzen, und eine zweite Additionsschaltung zum Addieren von Ausgangssignalen des ersten und des zweiten digitalen Filters und eine zweite Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren eines der Ausgangssignale des ersten und des zweiten digitalen Filters vom anderen enthält und ein Differenzsignal von der ersten Subtraktionsschaltung und ein Summensignal von der ersten Additionsschaltung dem ersten und dem zweiten digitalen Filter zugeführt werden, während die Ausgangssignale der zweiten Additionsschaltung und der Subtraktionsschaltung dem Digital/Analog-Umsetzer zugeführt werden.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner mit einem Hochfrequenz-Dämpfungsfilter, der in einer Stufe vor der Korrekturfilterschaltung vorgesehen ist und ein Dämpfungsmaß in einem Hochfrequenzbereich besitzt, das entsprechend der Tonlautstärkeregelung variiert.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, ferner mit einem Bandverstärkungsfilter mit einer Mittenfrequenz von 20 Hz bis 200 Hz und einem Banddämpfungsfilter mit einer Mittenfrequenz von 150 Hz bis 600 Hz, wobei das Bandverstärkungsfilter und das Banddämpfungsfilter in einer Stufe vor der Korrekturfilterschaltung angeordnet sind.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner mit einer Pegelsteuerschaltung zum Steuern eines Pegels des von der Subtraktionsschaltung dem ersten digitalen Filter zuzuführenden Differenzsignals.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Paar erster Signalleitungen, entlang derer ein Paar digitaler Audiosignale für einen linken und einen rechten Kanal zugeführt werden; einem Paar zweiter Signalleitungen, entlang derer die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal zugeführt werden; einer erste und einer zweiten Verzögerungsschaltung, die in den ersten Signalleitungen zum Vorsehen vorbestimmter Zeitverzögerungen für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der ersten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer dritten und einer vierten Verzögerungsschaltung, die in den zweiten Signalleitungen zum Vorsehen vorbestimmter Zeitverzögerungen für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einem Paar Hochfrequenz-Dämpfungsfilter, die für die zweiten Signalleitungen zum Dämpfen von Hochfrequenzkomponenten der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer fünften und einer sechsten Verzögerungsschaltung, die für die zweiten Signalleitungen zum Vorsehen von Zeitverzögerungen entsprechend einem vorherigen Toneffekt für die digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die entlang der zweiten Signalleitungen zugeführt werden, vorgesehen sind; einer ersten Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die von den ersten Signalleitungen ausgegeben werden, in analoge Audiosignale; einer zweiten Digital/Analog-Umsetzschaltung zum Umsetzen der digitalen Audiosignale für den linken und den rechten Kanal, die von den zweiten Signalleitungen ausgegeben werden, in analoge Audiosignale; einem ersten Paar Lautsprecher, die an einer linken und einer rechten Position vorne in einem Fahrzeugraum zum Empfangen der von der ersten Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale zum Wiedergeben von Tönen angeordnet sind; einem zweiten Paar Lautsprecher, die an einer linken und einer rechten Position hinten im Fahrzeugraum zum Empfangen der von der zweiten Digital/Analog-Umsetzschaltung ausgegebenen analogen Audiosignale zum Wiedergeben von Tönen angeordnet sind; und einer Einrichtung zum Steuern der Verzögerungszeiten der ersten bis vierten Verzögerungsschaltungen als Reaktion auf eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Paar Lautsprecher und einem Zuhörer.
Tonwiedergabevorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, bei welcher die ersten bis vierten Verzögerungsschaltungen, das Hochfrequenz-Dämpfungsfilter und die fünften und sechsten Verzögerungsschaltungen als ein einziger digitaler Signalprozessor ausgebildet sind.