DE69919506T3

DE69919506T3 - Mittel zur hervorhebung der bassfrequenz in einem audiosystem

Info

Publication number: DE69919506T3
Application number: DE69919506T
Authority: DE
Inventors: F. Gerrit DE POORTERE; Catherine Polisset; M. Ronaldus AARTS
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: EP1044583A1; JP2002524993A; EP1044583B1; US6134330A; CN1287765A; DE69919506T2; KR20010024589A; EP1044583B2; KR100684054B1; WO2000014998A1; JP4248148B2; CN1158898C; DE69919506D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Audioverbesserungsmittel, wie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Audiogerät, das ein derartiges Audioverbesserungsmittel aufweist.
HiFi-Wiedergabe von Audiosignalen erfordert idealerweise Schallwandler, die imstande sind, auf zuverlässige Art und Weise über den ganzen Zuhörbereich des Menschen Schall wiederzugeben. Dabei handelt es sich um 20–20000 Hz. In Wirklichkeit sind aber die meisten HiFi-Lautsprechersysteme imstande, Schall in dem Frequenzbereich von 40–20000 Hz wiederzugeben. Diese HiFi-Systeme umfassen kleine Wandler (Hochtöner) zur Wiedergabe der Höhen des Frequenzbereichs, und relativ große Wandler (Tieftöner) zur Wiedergabe der Tiefen des Frequenzbereichs. Selbstverständlich sind diese Lautsprechersysteme groß bemessen und beanspruchen einen Großteil des Raumes in dem Hörgebiet.
Es gibt aber viele Kunden, die den HiFi-Sound lieben, die aber nicht über den Raum für ein HiFi-Lautsprechersystem verfügen. Hersteller, die dieses Problem eingesehen haben, haben gedrängte Audiosysteme mit kleinen Lautsprechersystemen für diese Verbraucher auf den Markt gebracht. Aber wegen der relativ kleinen Abmessungen der Lautsprechersysteme sind diese Systeme nicht imstande, Audiofrequenzen in dem Bereich von 40–100 Hz wiederzugeben. Die Konsumenten, die diese gedrängten Audiosysteme benutzen, sind dann imstande, diese Unzulänglichkeiten zu erfahren und sind dann mit diesem System unzufrieden. Seit der Erfindung des elektrodynamischen Lautsprechers gibt es ein Bedürfnis nach einer größeren akustischen Ausgangsleistung, insbesondere für niedrige Frequenzen. Oft aber, beispielsweise in Fernsehgeräten oder tragbaren Audioanlagen ist diese akustische Ausgangsleistung durch die geringen Abmessungen der Lautsprecher wesentlich begrenzt. Bekanntlich kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass ein psychoakustisches Phänomen angewandt wird, oft als virtueller Abstand oder als fehlende Basis bezeichnet, was die Illusion einer höheren Basswiedergabe hervorruft, während der Lautsprecher bei diesen niedrigen Frequenzen nicht mehr Leistung von sich gibt. Diese Illusion kann dadurch erzeugt werden, dass NF-Töne, die in dem Audiosignal vorhanden sind, die aber von einem kleinen Lautsprecher nicht wiedergegeben werden können, durch Oberwellen dieser Töne ersetzt werden. Die Oberwellen stellen nun die NF-Töne dar, den sog. Ultrabass.
Ein derartiges Audiosystem ist aus der internationalen Patentanmeldung WO-A-97 42789 bekannt. Bei dem bekannten Audiosystem wird ein NF-Band eines Audiosignals selektiert und Verbesserungsmitteln in Form eines Oberwellengenerators zum Erzeugen von Oberwellen des selektierten Signals zugeführt. Die erzeugten Oberwellen werden danach zu dem Audiosignal hinzugefügt. Auf diese Weise wird das NF-Empfinden des Audiosignals verbessert. Das bekannte Audiosystem befasst sich mit dem Problem, wie Oberwellen eines beliebigen Oberwellengenerators zu dem ursprünglichen Signal hinzugefügt werden können. Zum Kompensieren der Amplitudenempfindlichkeit einer gewählten Nichtlinearität des Oberwellengenerators wird die Eingabe eines beliebigen Eingangssignals vor der Anwendung der Nichtlinearität des Oberwellengenerators zu einem Bezugspegel skaliert, und danach zu dem ursprünglichen Signalpegel zurückgebracht.
Eine Ausführungsform ist ebenfalls in dem bekannten Dokument beschrieben worden, wobei Oberwellen einer Vielzahl verschiedener Bassbänder zu einem nicht verstärkten Original hinzugefügt werden, das gefiltert wird, damit es im Wesentlichen diejenigen Frequenzen enthält, die bei der Oberwellenerzeugung nicht verwendet wurden, d. h. die von dem kleinen Lautsprecher sowieso nicht wiedergegeben werden können.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die empfundenen NF-Audiosignale zu verbessern.
Dadurch werden die Möglichkeiten das Ausgangssignal der Verbesserungsmittel zu steuern, weiter verbessert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines bekannten Audiosystems,
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform von Verbesserungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung,
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform von Verbesserungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung,
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform von Verbesserungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung,
5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform von Verbesserungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung,
6 eine schematische Darstellung eines Ultrabassgenerators nach der vorliegenden Erfindung, und
7 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform von Verbesserungsmitteln nach der vorliegenden Erfindung.
Entsprechende Elemente sind in den Figuren durch gleiche Bezugszeichen angegeben.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines bekannten Audiosystems AS1, das Verarbeitungsmittel PM1 und Verbesserungsmittel EM1 aufweist. Das Audiosystem umfasst weiterhin einen Eingang I1, zum Empfangen eines Audioeingangssignals i1 und einen Ausgang O1 zum Liefern eines Audioausgangssignals o1, das beispielsweise (nicht dargestellten) Lautsprechern zugeführt werden soll. Die Verarbeitungsmittel und die Verbesserungsmittel sind beide mit dem Eingang gekoppelt, zum Empfangen des Audioeingangssignals. Der Ausgang der Verarbeitungsmittel und der Verbesserungsmittel ist mit dem betreffenden Eingang der Summiermittel SUM1 gekoppelt zum Summieren der verarbeiteten Signale und zum Zuführen des kombinierten Signals zu dem Ausgang O1.
Die Wirkungsweise des Audiosystems AS1 ist nun wie folgt. Das empfangene Eingangssignal i1 wird in den Verarbeitungsmitteln PM1 verarbeitet, wie dies normalerweise in einem Audiosystem geschieht, was dem Fachmann einleuchten dürfte und folglich keiner weiteren Erläuterung bedarf. Die Verbesserungsmittel EM1 werden einen Frequenzbereich aus dem Eingangssignal i1 selektieren, das separat verarbeitet werden soll und das nachher in den Addiermitteln AM1 zu dem verarbeiteten Signal hinzugefügt werden soll. Die bekannten Verbesserungsmittel umfassen einen Oberwellengenerator zum Erzeugen des sog. Ultrabasssignals.
Nachstehend wird die Wirkung der Verbesserungsmittel nach der vorliegenden Erfindung anhand der weiteren Figuren detailliert beschrieben.
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Verbesserungsmittel EM2 nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Verbesserungsmittel einen Ultrabassgenerator UBG2 mit einem Oberwellengenerator HG2, der über erste Filtermittel FM21 mit dem Eingang der Verbesserungsmittel EM2 und über zweite Filter mittel FM22 mit Addiermitteln AM2 an dem Ausgang der Verbesserungsmittel gekoppelt ist. Der Ausgang der Addiermittel AM2 kann mit den Summiermitteln SUM2 des (nicht dargestellten) Audiosystems gekoppelt sein (siehe 1). Parallel zu dem Oberwellengenerator HG2 und den Filtermitteln FM21 und FM22 sind Verstärkungsmittel AMM2 gekoppelt. Der Ausgang der Verstärkungsmittel ist mit dem anderen Eingang der Addiermittel AM2 gekoppelt.
Der Oberwellengenerator HG2 erzeugt Oberwellen des Niederfrequenzbereichs des Signals, beispielsweise 20–70 Hz, den sog. Ultrabass, zum Verbessern der empfundenen NF-Signale.
Die Verstärkungsmittel sind implementiert zum Verstärken eines Teils des Basssignals, der nicht in dem Oberwellengenerator HG2 verarbeitet wird. So werden beispielsweise die Verstärkungsmittel die Signale in dem Frequenzband 70–100 Hz verstärken, und zwar zum Verbessern der Perzeption dieses Teils des Signals und dadurch des gesamten empfundenen Audiosignals.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform von Verbesserungsmitteln EM3 mit Verstärkungsmitteln AMM3 und einem Ultrabassgenerator UBG3, wodurch die Verstärkungsmittel und der Ultrabassgenerator durch einen (mechanischen) Regler CM3 gesteuert werden. Die Steuermittel liefern ein Steuersignals cs3 zu den Verstärkungsmitteln und zu dem Ultrabassgenerator zur Steuerung der (des) Verstärkungsfaktor(s)en der beiden, und zwar in Abhängigkeit von dem Amplitudenpegel des Audioeingangssignals. Dadurch, dass die Wirkung des Ultrabassgenerators und der Verstärkungsmittel von der Lautstärke abhängig gemacht wird, wird Verzerrung bei einem hohn Eingangspegel vermieden.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform von Verbesserungsmitteln EM4 mit einer Reihenanordnung aus einem Oberwellengenerator (beispielsweise einem Ultrabassgenerator) UBG4 und dynamischen Bassverbesserungsmitteln DBEM4 als Verstärkungsmittel.
Das Signal wird dem Ultrabassgenerator UBG4 zugeführt zum Erzeugen von Oberwellen des NF-Signalteils. Das Ausgangssignal des UBG4 wird Addiermitteln AM4 zugeführt, die an dem anderen Eingang das Eingangssignal i4 empfangen. Das kombinierte Signal wird den sog. dynamischen Bassverbesserungsmitteln DBEM4 zugeführt zum Verstärken des empfangenen Signals in Abhängigkeit von der Lautstärke des Signals. Dadurch wird eine Verzerrung des Ausgangssignals durch ein Hochpegel-NF-Signal weiter vermieden.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform von Verbesserungsmitteln EM5 mit einer Parallelschaltung von dynamischen Bassverbesserungsmitteln DBEM5 (als Verstärkungsmitteln) und dem Ultrabassgenerator UBG5 (als Oberwellengenerator). Die Ausgangssignale werden Addiermitteln AM5 zugeführt zum Addieren dieser Ausgangssignale. Das Ausgangssignal der Addiermittel wird den SUM5 zugeführt (siehe 1). Weiterhin wird dieses Ausgangssignal Bassgeneratorenergiesteuermitteln BM5 zugeführt zum Detektieren der Energie des Basssignals und zum Zufuhren eines ersten Steuersignals cs51 zu den dynamischen Bassverbesserungsmitteln DBEM5 und eines zweiten Steuersignals cs52 zu dem Ultrabassgenerator UBG5. Die Bassenergiemittel BM5 empfangen ebenfalls die Ausgangssignale der dynamischen Bassverbesserungsmittel DBEM5 und des Bassgenerators UBG5 als Eingangssignale. Dadurch wird die Leistung der Verbesserungsmittel weiter verbessert.
6 zeigt eine Ausführungsform eines Ultrabassgenerators UBG6 (als Oberwellengenerator), wodurch das erzeugte Ultrabasssignal von dem empfangenen Eingangssignal abhängig ist und das erzeugte Ultrabasssignal wird in Addiermitteln AM6 zu dem Eingangssignal hinzugefügt. Dadurch wird der Oberwellengenerator von dem (Eingangs)Signal abhängig gemacht.
7 zeigt eine fünfte Ausführungsform von Verbesserungsmitteln EM7 mit einer Reihenschaltung aus einem sog. Infrabassgenerator IBG7 und dem sog. Ultrabassgenerator, wodurch das Ausgangssignal des Ultrabassgenerators UBG7 in den Addiermitteln zu dem Eingangssignal hinzugefügt wird. Ein Infrabassgenerator erzeugt niedrigere Signalfrequenzen als in dem Eingangssignal verfügbar sind, während der Ultrabassgenerator Oberwellen des NF-Eingangssignals erzeugt um die Illusion von niedrigeren Frequenzen als in dem Eingangssignal vorhanden zu erwecken.
Es sei bemerkt, dass im Obenstehenden die vorliegende Erfindung auf Basis einiger Ausführungsformen erläutert worden ist. Die verschiedenen Ausführungsformen können zum Erhalten der jeweiligen Vorteile kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, die Ausführungsform des Ultrabassgenerators UBG6 (6) mit der Ausführungsform der Verbesserungsmittel (beispielsweise 5) zu kombinieren.

5

BM5: Bassenergiedetektion und -steuerung

Claims

Audioverbesserungsmittel (EM2), das die nachfolgenden Elemente umfasst: – einen Eingang (I1) zum Empfangen eines Audiosignals, – einen Ausgang (O1) zum Liefern eines Ausgangssignals, – eine nicht lineare Strecke mit Selektionsmitteln (FM21) zum Selektieren eines ersten Teils des Audiosignals in einem Bassfrequenzbereich, und mit einem Oberwellengenerator (Hg2) zum Erzeugen von Oberwellen des selektierten ersten Teils des Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbesserungsmittel weiterhin eine im Wesentlichen lineare Strecke von dem Eingang aufweist, wobei die im Wesentlichen linear Strecke die nachfolgenden Elemente umfasst: – zweite Selektionsmittel zum Selektieren eines zweiten selektierten Teils des Audiosignals in einem Frequenzbereich im Wesentlichen über dem Frequenzbereich des ersten Teils; und – Verstärkungsmittel (AMM2) zum Verstärkern des zweiten selektierten Teils.
Audioverbesserungsmittel nach Anspruch 1, mit einer Reihenschaltung aus dem Oberwellengenerator (Ubg4) und den Verstärkungsmitteln (DBEM4).
Audioverbesserungsmittel nach Anspruch 1, wobei der Oberwellengenerator (Ubg3) und/oder die Verstärkermittel (AMM3) mit Steuermitteln (cs3) gekoppelt sind, wobei diese Steuermittel dazu vorgesehen sind, in Abhängigkeit von der Lautstärke des Audiosignals ein Steuersignal zu liefern.
Audioverbesserungsmittel nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsmittel (DBEM5) und der Oberwellengenerator (Ubg5) zu Ausgängen parallel geschaltet sind, wobei die betreffenden Ausgänge mit Eingängen von Addiermitteln (AM5) gekoppelt sind, und mit Steuermitteln (BM5) zum Detektieren und Steuern der Ausgangssignale des Oberwellengenerators und der Verstärkungsmittel.
Audiogerät, das die nachfolgenden Elemente umfasst: – ein Audioverbesserungsmittel (EM2) nach Anspruch 1, und – einen Lautsprecher, der mit dem Ausgang (O1) des Audioverbesserungsmittels (EM2) verbunden ist.