DE69936705T2 - Schallwiedergabegerät - Google Patents

Description

• Gebiet der Technik
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Audiowiedergabegerät zur Wiedergabe eines Signals guter Qualität in einer recht geräuschvollen Umgebung.
• Technischer Hintergrund
• 8 ist ein Blockdiagramm, in dem ein herkömmliches Audiowiedergabegerät veranschaulicht ist. In 8 wird ein an der Eingangsklemme 1 empfangenes Eingangssignal über die Verstärkungsregelungsschaltung 2 in den Leistungsverstärker 3 eingespeist. Ein vom Leistungsverstärker 3 geliefertes Ausgangssignal wird in den an einer Schallwand 5 montierten Lautsprecher 4 eingespeist und dann wiedergegeben. Ein um den Lautsprecher 4 herum angeordnetes Mikrophon sammelt vom Lautsprecher 4 abgestrahlte Signale zusammen mit Geräuschen aus der Umgebung der Schallwand 5. Ein vom Mikrophon 6 geliefertes Ausgangssignal und das Ausgangssignal vom Verstärker 3 werden in ein Subtrahierglied 7 eingespeist, wo die Eingangssignalkomponente von der Summe des vom Lautsprecher 4 abgestrahlten Signals und des Umgebungsgeräuschs abgezogen wird, wodurch diese Geräuschkomponente aus der Umgebung der Schallwand 5 herausgezogen wird. Ein vom Subtrahierglied 7 geliefertes Ausgangssignal ist dem Umgebungsgeräusch proportional und beschränkt über ein Tiefpassfilter 8 die Bandbreite des Umgebungsgeräuschs. Ein vom Tiefpassfilter 8 geliefertes Ausgangssignal wird durch die Gleichrichterschaltung 9 gleichgerichtet und dann zur Verstärkungsregelungsschaltung 2 geliefert, die sich auf einer Stufe vor dem Verstärker 3 befindet. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Verstärkungsregelungsschaltung 2 die Amplitude eines Eingangssignals, das auf das Geräusch aus der Umgebung des Lautsprechers 4 anspricht, automatisch so verändert, dass verhindert werden kann, dass das vom Lautsprecher 4 abgestrahlte Signal durch das Umgebungsgeräusch maskiert wird.
• Ein herkömmliches Audiowiedergabegerät erzeugt aber eine Differenz zwischen einer vom Lautsprecher 4 abgestrahlten Signalkomponente und der vom Verstärker 3 gelieferten, so dass das Subtrahierglied 7 die vom Lautsprecher 4 abgestrahlte Signalkomponente nicht vollständig eliminieren kann. Daher ist es schwierig, die Geräuschkomponente aus der Lautsprecherumgebung herauszuziehen, wodurch Geräusche nur innerhalb einer begrenzten Bandbreite beschränkt werden können.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Audiowiedergabegerät zur Verfügung zu stellen, das ein von einem Lautsprecher abgestrahltes Signal richtig eliminiert und die Verstärkung auf das Umgebungsgeräusch reagierend verändert.
• Um dieses Ziel zu erreichen, wird im Audiowiedergabegerät der vorliegenden Erfindung ein Mikrophon, das um einen Lautsprecher herum angeordnet ist, und ein Detektormittel, das die Bewegung einer Schwingspule des Lautsprechers erfasst, bereit gestellt. Das Mikrophon und die Detektionsmittel ziehen eine Umgebungsgeräuschkomponente heraus. Durch diesen Aufbau kann die Geräuschkomponente aus der Lautsprecherumgebung richtig herausgezogen werden, so dass eine maskierende Kompensation auf natürliche Weise erfolgen kann.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Audiowiedergabegerät gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• 2 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einer Detektorspule des Geräts.
• 3 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einem Hochpassfilter des Geräts.
• 4 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einem ersten Tiefpassfilter des Geräts.
• 5 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einem Mikrophon des Geräts.
• 6 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einem zweiten Tiefpassfilter des Geräts.
• 7 zeigt Kennlinien eines Ausgangssignals von einem Phasenschieber des Geräts.
• 8 ist ein Blockdiagramm, das ein herkömmliches Audiowiedergabegerät veranschaulicht.
• Eingehende Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
• (Beispielhafte Ausführungsform 1)
• Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgestellt.
• 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Audiowiedergabegerät gemäss der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 1 wird ein in die Eingangsklemme 10 eingespeistes Signal zur Verstärkungsregelungsschaltung 11 geliefert, die durch ein Signal gesteuert wird, das auf Umgebungsgeräusche anspricht. Dieses Signal wird später genauer beschrieben. Ein Ausgangssignal von der Verstärkungsregelungsschaltung 11 wird in den Leistungsverstärker 12 eingespeist, und ein Ausgangssignal vom Verstärker 12 wird zu dem an einer Schallwand 14 montierten Lautsprecher 13 geliefert. Das Mikrophon 15 ist vor dem Lautspecher 13 angeordnet und sammelt daher ein vom Lautsprecher 13 abgestrahltes Signal zusammen mit dem Geräusch vor dem Lautsprecher 13 und um ihn herum. Weiter ist im Lautsprecher 13 eine Detektorspule 17 an einer Spule 16 angeordnet, auf die eine Schwingspule gewickelt ist. Die Detektorspule 17 gibt ein Signal aus, das einer Vibrationsgeschwindigkeit der Schwingspule proportional ist. Ein Ausgangssignal der Detektorspule 17 wird vom Verstärker 18 verstärkt, dann läuft das Ausgangssignal durch das Hochpassfilter 19 und ein erstes Tiefpassfilter 20, wodurch aus den vom Lautsprecher 13 abgestrahlten Signalkomponenten ein Signal gewonnen wird, das durch eine für maskierende Kompensation wünschenswerte Bandbreite hindurchläuft. Ein zweites Tiefpassfilter 22 zieht eine Geräuschkomponente aus einem Ausgangssignal des Mikrophons 15 heraus. Als Nächstes läuft ein Ausgangssignal des ersten Tiefpassfilters 20 durch einen Phasenschieber 21, so dass dieses Ausgangssignal eine Phase besitzt, die der des Ausgangssignals vom zweiten Tiefpassfilter 22 entgegengesetzt ist. Ein Ausgangssignal des Phasenschiebers 21 und das Ausgangssignal des zweiten Tiefpassfilters 22 werden in ein Addierglied 23 eingespeist, wodurch die vom Lautsprecher 13 abgestrahlte Signalkomponente eliminiert wird. Im Ergebnis kann allein das Geräusch herausgenommen werden, das durch das Mikrophon 15 vor dem Lautsprecher 13 und um ihn herum gesammelt wurde. Dieses Ausgangssignal des Addiergliedes 23, d.h. die Geräuschkomponente vor dem Lautsprecher 13 und um ihn herum, wird an die Gleichrichterschaltung 24 geliefert, um ein Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal umzuwandeln, dann wird dieses Gleichstromsignal an die Verstärkungsregelungsschaltung 11 geliefert. Dieser Aufbau ermöglicht es, eine Verstärkung auf das Geräusch aus der Lautsprecherumgebung ansprechend automatisch zu verändern. Daher wird eine natürlichere maskierende Kompensation erwartet. Dieser Mechanismus wird hiernach eingehender beschrieben.
• 2 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase eines von der Detektorspule 17 gelieferten Ausgangssignals. Das Ausgangssignal von Spule 17 zeigt Kennlinien, die einer Vibrationsgeschwindigkeit der Spule 16 proportional sind, auf die eine Schwingspule gewickelt ist. In 2 wird bei der Frequenz von 87 Hz die Phase 0 (null) Grad. 3 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase eines Ausgangssignals von der Detektorspule 17. Dieses Ausgangssignal ist durch das sekundäre Hochpassfilter 19 gelaufen, das eine Grenzfrequenz von 87 Hz besitzt. In 3 wird bei einer Frequenz von 118 Hz die Phase 45 Grad. 4 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase eines Ausgangssignals von der Detektorspule 17. Dieses Ausgangssignal ist durch das primäre erste Tiefpassfilter 20 gelaufen, das eine Grenzfrequenz von 118 Hz besitzt.
• 5 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase eines Ausgangssignals vom Mikrophon 15. Wie in 5 gezeigt, zeigt ein vom Lautsprecher 13 abgestrahltes Signal die gleichen Kennlinien wie das Ausgangssignal, das durch das sekundäre Hochpassfilter gelaufen ist. 6 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase des Ausgangssignals vom Mikrophon 15. Dieses Ausgangssignal ist durch das primäre zweite Tiefpassfilter 22 gelaufen, dessen Grenzfrequenz 118 Hz beträgt. In 6 wird bei der Frequenz von 100 Hz die Phasenkennlinie-180°. 7 zeigt Kennlinien der Frequenz und Phase des Ausgangssignals von der Detektorspule 17. Dieses Ausgangssignal ist durch den Phasenschieber 21 gelaufen, der bei der Frequenz von 100 Hz auf eine Sollphase von 0 Grad eingestellt ist. Wie in 6 und 7 gezeigt, haben die Ausgangssignale von der Detektorspule 17 und vom Mikrophon 15 Frequenzkennlinien, die ungefähr die gleiche Bandbreite passieren, während ihre Phasen einander entgegengesetzt sind. Diese Signale werden in ein Addierglied 23 eingespeist, wodurch die vom Lautsprecher 13 abgestrahlte Signalkomponente eliminiert wird. Im Ergebnis kann allein das vom Mikrophon 15 vor dem Lautsprecher 13 und um ihn herum gesammelte Geräusch herausgenommen werden.
• In dieser ersten Ausführungsform ist unter der Annahme, dass die Geräuschquelle vor dem Lautsprecher 13 liegt, das Mikrophon 15 vor dem Lautsprecher und um ihn herum angeordnet. Wenn die Geräuschquelle hinter dem Lautsprecher 13 liegt, wird das Mikrophon 15 hinter dem Lautsprecher 13 und um ihn herum angeordnet, so dass die maskierende Kompensation korrekter erfolgen kann. In diesem Falle können die Phasen der jeweiligen Signale einander entgegengesetzt gemacht werden, indem eine Methode der Ankopplung der Detektorspule 17 oder ein Typ von Verstärker 18 gewählt wird und im Ergebnis die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
• In dieser ersten Ausführungsform wird eine Detektorspule als ein Detektionsmittel verwendet. Ein piezoelektrischer Pickup, der auf eine Bewegung der Schwingspule ansprechend elektrische Ladungen erzeugt, oder ein Element, das die Belastungsänderung auf Grund der Bewegung der Schwingspule in eine Widerstandsänderung umwandelt, können aber ebenfalls als Detektionsmittel wirken. In diesem Falle sollten ein Ausgangssignal von den Detektionsmitteln und das Ausgangssignal vom Mikrophon 15 die gleichen Kennlinien besitzen, d.h. durch die gleiche Bandbreite laufen und in zueinander entgegengesetzter Phase vorliegen, so dass die gleiche Wirkung erzielt werden kann. Um diesen Mechanismus zu realisieren, sollten das Hochpassfilter 19, das erste Tiefpassfilter 20, der Phasenschieber 21 und das zweite Tiefpassfilter 22 in geeigneter Weise eingeregelt werden.
• Industrielle Anwendbarkeit
• Ein Ausgangssignal von Detektionsmitteln für die Bewegung der Schwingspule eines Lautsprechers und ein Ausgangssignal von einem um den Lautsprecher herum angeordneten Mikrophon werden beide so gefiltert, dass eine vom Lautsprecher gelieferte Signalkomponente eliminiert wird. So wird nur das Geräusch aus der Lautsprecherumgebung korrekt herausgenommen, und dieses Ausgangssignal wird durch eine Gleichrichterschaltung in ein Gleichstromsignal verwandelt und dann an eine Verstärkungsregelungsschaltung geliefert, wo auf das Geräusch aus der Lautsprecherumgebung ansprechend eine Verstärkung automatisch verändert werden kann. Im Ergebnis kann eine Audiowiedergabe erreicht werden, die von einer Maskierung durch Umgebungsgeräusch frei ist.

10

Eingangsklemme

11

Verstärkungsregelungsschaltung

12

Leistungsverstärker

13

Lautsprecher

14

Schallwand

15

Mikrophon

16

Spule

17

Detektorspule

18

Verstärker

19

Hochpassfilter

20

erstes Tiefpassfilter

21

Phasenschieber

22

zweites Tiefpassfilter

23

Addierglied

24

Gleichrichterschaltung

Claims (8)

1. Audiowiedergabegerät mit (a) einem Leistungsverstärker (12) zur Verstärkung eines Eingangssignals; (b) einem Lautsprecher (13) zur Wiedergabe eines Ausgangssignals aus dem Leistungsverstärker, wobei der Lautsprecher auf eine Schallwand montiert ist; (c) Detektionsmittel (17) zur Erfassung einer Bewegung einer im Lautsprecher angeordneten Schwingspule; (d) einem um den Lautsprecher herum angeordneten Mikrophon (15); (e) einem Verstärker (18) zur Verstärkung eines vom Detektionsmittel (17) gelieferten Ausgangssignals; (f) einem Banddurchlassmittel (19, 20) für ein vom Verstärker geliefertes Ausgangssignal; (g) einem Phasenschieber (21) zum Empfang eines Ausgangssignals vom Banddurchlassmittel; (h) einem Addiermittel (23) zur elektrischen Addition eines Ausgangssignals vom Phasenschieber und einer tieferen Frequenzkomponente eines Ausgangssignals vom Mikrophon, die ein Geräusch um das Mikrophon herum und ein durch den Lautsprecher wiedergegebenes Signal einschliesst; (i) einem Wandlungsmittel (24) zur Wandlung eines vom Addiermittel gelieferten Wechselstromsignals in ein Gleichstromsignal; und (j) einem Steuermittel (11), um ansprechend auf das vom Wandlungsmittel gelieferte Gleichstromsignal die Grösse des Eingangssignals automatisch anzupassen, um zu verhindern, dass ein wiedergegebener Ton durch Geräusch um den Lautsprecher herum maskiert wird, wobei das Steuermittel an der Eingangsseite des Verstärkers angeordnet ist.
2. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (17) eine Detektorspule ist, die an einer Spule angeordnet ist, die mit einer Schwingspule des Lautsprechers gewickelt ist.
3. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1 oder 2 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Bandpassmittel (19, 20) ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter umfasst.
4. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3 definiert und weiter ein Tiefpassfilter (20) umfassend, das zwischen einer Eingangsseite des Addiermittels und einer Ausgangsseite des Mikrophons angeordnet ist.
5. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3 oder Anspruch 4 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlungsmittel (24) eine Gleichrichterschaltung ist.
6. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4 oder Anspruch 5 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (11) eine auf das vom Wandlungsmittel gelieferte Gleichstromsignal ansprechende Verstärkungsregelungsschaltung zur Steuerung der Amplitude des Eingangssignals ist.
7. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrophon (15) vor dem Lautsprecher angeordnet ist.
8. Audiowiedergabegerät, wie in Anspruch 1 definiert und dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrophon (16) hinter dem Lautsprecher angeordnet ist.