EP0377142A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Verfälschung der Lautheitsempfindung eines reproduzierten Schallereignisses - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Verfälschung der Lautheitsempfindung eines reproduzierten Schallereignisses Download PDF

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EP0377142A2
EP0377142A2 EP89122991A EP89122991A EP0377142A2 EP 0377142 A2 EP0377142 A2 EP 0377142A2 EP 89122991 A EP89122991 A EP 89122991A EP 89122991 A EP89122991 A EP 89122991A EP 0377142 A2 EP0377142 A2 EP 0377142A2
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EP
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loudspeaker
additional
frequency
diffuse
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Leonhard Kreitmeier
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Nokia Unterhaltungselektronik Deutschland GmbH
Nokia Deutschland GmbH
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    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/26—Spatial arrangements of separate transducers responsive to two or more frequency ranges

Definitions

  • the invention relates to a method for correcting the falsification of the loudness perception caused by the diffuse sound generated in the reproduction room in a sound event reproduced by a sound transducer system, which consists of a direct sound component with a linear free field transmission curve (flat sound field) and a diffuse sound component, the sound pressure level of which is corrected by a correction quantity becomes that the loudness sensation generated by the diffuse sound corresponds to that of the flat sound field at the listening location.
  • the playback device emits the sound event towards the listener, then the sound at the listening location is composed of the direct sound and the diffuse sound.
  • the intensity of the direct sound decreases linearly with the distance between the sound source and the listening location, while the intensity of the diffuse sound is independent of this distance.
  • the distance at which the intensity of direct sound and diffuse sound are equal is called the Hall radius.
  • the diffuse sound has a frequency-dependent loudness which is falsified in relation to the direct sound, so that a listener of the sound event reproduced by a sound transducer system receives a falsified loudness impression.
  • This situation is described in the book by Zwicker-Feldtkeller "The ear as a message recipient" S. Hirzel-Verlag, Stuttgart, 1967, pages 121 and 122.
  • this error has been corrected in that the loudspeakers which emit different frequency ranges have a specifically different bundling.
  • the technical problem underlying the invention therefore consists in specifying a correction method which achieves the same result with less effort and which can therefore be used in everyday transmission devices for a sound event, such as a television set or a car radio.
  • the correction quantity is generated by at least one additional loudspeaker that generates a further diffuse sound component.
  • Fig. 1 illustrates the reproduction of a reproduced sound event in a room, in which the z. B. sound event stored on a record or the wirelessly transmitted sound event is emitted by the loudspeaker 1.
  • the sound event reaches the listener 2 at the listening location in two different ways, namely on the one hand as direct sound D and on the other hand as diffuse sound I.
  • D direct sound
  • diffuse sound I diffuse sound
  • the frequency-dependent difference between the loudness perception for direct sound D and diffuse sound I at the listening location is shown in the diagram in FIG. 2.
  • This diagram shows that diffuse sound is perceived as louder in the frequency range between 300 Hz and 1.5 kHz, quieter in the frequency range between 2 and 5 kHz, and louder in the frequency range between 5 and 20 kHz.
  • the sound intensity must be distorted according to the diagram in FIG. 3.
  • This diagram shows that the frequencies between 300 Hz and 1.5 kHz have to be reduced in the sound pressure curve, the frequencies between 2 and 5 kHz have to be raised and the frequencies between 5 and 20 kHz have to be reduced again.
  • Fig. 4 illustrates how this can be realized with a free-standing television set or a free-standing loudspeaker box 3.
  • the loudspeakers arranged in a manner known per se on the front facing the listener emit direct sound D and diffuse sound I, as shown for example in FIG. 1.
  • At least on the back of the loudspeaker box 3 is another loudspeaker 4 which emits an additional diffuse sound I Z , which together with the diffuse sound I and the direct sound D results in a sound pressure frequency response according to FIG. 3.
  • the frequencies between 300 Hz and 1.5 kHz are reduced in sound pressure, the frequencies between 2 and 5 kHz are raised and the frequencies between 5 and 20 kHz are reduced again.
  • a good result is already achieved with a simple device for reproducing a reproduced sound event if a mid-range loudspeaker with bandpass transmission properties and a center frequency of 2500 Hz is used as loudspeaker 4
  • the additional loudspeaker can be either a single loudspeaker or a plurality of loudspeakers, each of which has special reproduction properties, ie which is either a low-frequency, mid-range or high-frequency loudspeaker.
  • the loudspeaker or loudspeakers can be connected to a separate amplifier. If several loudspeakers are used as additional loudspeakers, there may also be a separate crossover. Becomes If only one speaker is actually provided as an additional loudspeaker (as shown in FIG. 4), then the LF signal can be fed to it via a separate branch of the crossover which is present anyway.
  • This measure creates the same loudness impression at the listening location as when playing in a direct (flat) sound field, i. H. as if the loudness pressure was only caused by the direct sound.
  • the correction of the loudness impression in a shelf box 5 is realized in that the loudspeakers emitting direct sound D and diffuse sound I are arranged at an angle to the front, while the loudspeaker 6 emitting distorted diffuse sound I Z radiates obliquely to the side .
  • Fig. 6 shows the same arrangement for the loudspeakers arranged in a motor vehicle.
  • the loudspeaker emitting direct sound D and diffuse sound I is directed towards the driver and front passenger.
  • the loudspeaker emitting the distorted diffuse sound I Z is directed in such a way that it only contributes to the diffuse sound.
  • FIG. 7 again illustrates the sound pressure curve of the diffuse sound field required for this.

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Abstract

Es werden Lösungen angegeben, wie die Wiedergabevorrichtung für Schallereignisse so ausgelegt wird, daß der Diffusschall am Hörort den gleichen Lautheitseindruck wie bei der Wiedergabe in einem direkten (ebenen) Schallfeld hervorruft. Das wird dadurch erreicht, daß ein zusätzlicher Lautsprecher einen korrekturverzerrten zusätzlichen Diffusschall abstrahlt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der durch den im Wiedergaberaum erzeugten Diffusschall bewirkten Verfälschung der Lautheitsempfindung bei einem durch ein Schallwandlersystem reproduzierten Schallereignis, welches aus einem Direktschallanteil mit einer linearen Freifeldübertragungskurve (ebenes Schallfeld) und einem Diffusschallanteil besteht, dessen Schalldruckpegel von einer Korrekturgröße derart korrigiert wird, daß die durch den Diffusschall erzeugte Lautheitsempfindung am Hörort derjenigen des ebenen Schallfeldes entspricht.
  • Ein solches Verfahren ist bekannt (Aufsatz: "Anatomie eines aktiven Vierweg-Lautsprechers" in FUNKSCHAU 1980, H.7, S. 85-87 und H.8, S. 113, 114).
  • Wenn bei der Wiedergabe eines auf einem Tonträger gespeicherten reproduzierten Schallereignisses die Wiedergabe-Vorrichtung das Schallereignis in Richtung auf den Zuhörer abstrahlt, dann setzt sich der Schall am Hörort aus dem Direktschall und dem Diffusschall zusammen. Wie allgemein bekannt, nimmt die Intensität des Direktschalles mit dem Abstand zwischen Schallquelle und Hörort linear ab, während die Intensität des Diffusschalles von diesem Abstand unabhängig ist. Der Abstand, bei dem die Intensität von Direktschall und Diffusschall gleich sind, wird als Hallradius bezeichnet.
  • Wie weiterhin allgemein bekannt, weist der Diffusschall eine gegenüber dem Direktschall verfälschte frequenzabhängige Lautheit auf, so daß ein Hörer des von einem Schallwandlersystem reproduzierten Schallereignisses einen verfälschten Lautheitseindruck erhält. Dieser Sachverhalt ist in dem Buch von Zwicker-Feldtkeller "Das Ohr als Nachrichtenempfänger" S. Hirzel-Verlag, Stuttgart, 1967, Seiten 121 und 122 beschrieben.
  • Bei der bekannten Wiedergabevorrichtung ist dieser Fehler dadurch korrigiert worden, daß die verschiedene Frequenzbereiche abstrahlenden Lautsprecher eine gezielte unterschiedliche Bündelung aufweisen.
  • Diese bekannte Lösung erfordert einen erheblichen Aufwand, welcher nur bei hochwertigen Musikübertragungsanlagen gerechtfertigt ist.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, ein Korrekturverfahren anzugeben, welches das gleiche Resultat mit geringerem Aufwand erzielt und welches daher bei alltäglichen Übertragungsvorrichtungen eines Schallereignisses, wie einem Fernsehgerät oder einem Autoradio, angewendet werden kann.
  • Die Lösung dieses technischen Problems besteht darin, daß die Korrekturgröße von wenigstens einem zusätzlichen, einen weiteren Diffusschallanteil erzeugenden Lautsprecher erzeugt wird.
  • Vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 enthalten. Sie ist nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 schematisch die Anordnung zur Wiedergabe eines reproduzierten Schallereignisses in einem Raum,
    • Fig. 2 ein Diagramm, welches die frequenzabhängige Differenz der Lautheit zwischen Direktschall und Diffusschall im Hörort wiedergibt,
    • Fig. 3 das Diagramm der frequenzabhängigen Korrekturgröße,
    • Fig. 4 die Verwirklichung der Erfindung bei einem Fernsehgerät,
    • Fig. 5 die Verwirklichung der Erfindung bei einer Regalbox,
    • Fig. 6 die Verwirklichung der Erfindung bei einer PKW-Übertragungsanlage und
    • Fig. 7 ein Diagramm, welches den Schalldruckpegel in Abhängigkeit von der Frequenz nach Korrektur des Lautheitseindrucks am Hörort wiedergibt.
  • Fig. 1 verdeutlicht die Wiedergabe eines reproduzierten Schallereignisses in einem Raum, bei welcher das entweder z. B. auf einer Schallplatte gespeicherte Schallereignis oder das drahtlos übertragene Schallereignis von dem Lautsprecher 1 abgestrahlt wird. Das Schallereignis gelangt auf zwei verschiedenen Wegen zum Hörer 2 am Hörort, nämlich einerseits als Direktschall D und andererseits als Diffusschall I. Wie bereits erwähnt, ist am Hörort, wenn der Abstand zwischen Lautsprecher und Hörort größer als der Hallradius ist, bei vernachlässigbarem Fehler nur noch der Diffusschall I wirksam. Das menschliche Ohr weist jedoch - wie allgemein bekannt - für den Diffusschall frequenzabhängig ein anderes Lautheitsempfinden auf.
  • Die frequenzabhängige Differenz zwischen dem Lautheitsempfinden für den Direktschall D und dem Diffusschall I am Hörort ist in dem Diagramm in Fig. 2 wiedergegeben.
  • Dieses Diagramm verdeutlicht, daß der Diffusschall im Frequenzbereich etwa zwischen 300 Hz und 1,5 kHz als lauter, im Frequenzbereich zwischen 2 und 5 kHz leiser, und im Frequenzbereich zwischen 5 und 20 kHz lauter empfunden wird. Um diese Verfälschung auszugleichen, muß die Schallintensität entsprechend dem Diagramm in Fig. 3 verzerrt werden. Dieses Diagramm verdeutlicht, daß die Frequenzen zwischen 300 Hz und 1,5 kHz im Schalldruckverlauf abgesenkt, die Frequenzen zwischen 2 und 5 kHz angehoben und die Frequenzen zwischen 5 und 20 kHz wieder abgesenkt werden müssen.
  • Fig. 4 verdeutlicht, wie dies bei einem freistehenden Fernsehgerät oder einer freistehenden Lautsprecherbox 3 verwirklicht werden kann.
  • Die in an sich bekannter Weise auf der dem Zuhörer zugewandten Vorderseite angeordneten Lautsprecher strahlen den Direktschall D und den Diffusschall I ab, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt. Auf der Rückseite der Lautsprecherbox 3 ist wenigstems ein weiterer Lautsprecher 4 angeordnet, der einen zusätlichen Diffusschall IZ abstrahlt, welcher zusammen mit dem Diffusschall I und dem Direktschall D einen Schalldruckfrequenzgang gemäß Fig. 3 ergibt. Es sind die Frequenzen zwischen 300 Hz und 1,5 kHz im Schalldruck abgesenkt, die Frequenzen zwischen 2 und 5 kHz angehoben und die Frequenzen zwischen 5 und 20 kHz wieder abgesenkt.
  • Ein gutes Ergebnis wird bei einer einfachen Vorrichtung zur Wiedergabe eines reproduzierten Schallereignisses schon erzielt, wenn als Lautsprecher 4 ein Mitteltonlautsprecher mit Bandpaßübertragungseigenschaften und einer Mittenfrequenz von 2500 Hz verwendet wird
  • Bei dem zusätzlichen Lautsprecher kann es sich entweder um einen einzelnen Lautsprecher oder um mehrere Lautsprecher handeln, von denen jeder besondere Wiedergabeeigenschaften besitzt, d.h. der entweder ein Tiefton-, Mittelton- oder Hochtonlautsprecher ist. Der oder die Lautsprecher können an einen getrennten Verstärker angeschlossen sein. Wenn mehrere Lautsprecher als zusätzlicher Lautsprecher verwendet werden, kann auch eine getrennte Frequenzweiche vorhanden sein. Wird als zusätzlicher Lautsprecher auch tatsächlich nur ein Lautsprecher vorgesehen (wie in Fig. 4 gezeigt), dann kann diesem das NF-Signal über einen getrennten Zweig der ohnehin vorhandenen Frequenzweiche zugeführt werden.
  • Durch diese Maßnahme entsteht am Hörort der gleiche Lautheitseindruck wie bei der Wiedergabe in einem direkten (ebenen) Schallfeld, d. h. als ob der Lautheitsdruck nur durch den Direktschall hervorgerufen würde.
  • Bei dem aus Fig. 5 erkennbaren Ausführungsbeispiel ist die Korrektur des Lautheitseindrucks bei einer Regalbox 5 dadurch verwirklicht, daß die den Direktschall D und den Diffusschall I abstrahlenden Lautsprecher schräg nach vorn strahlend angeordnet, während der den verzerrten Diffusschall IZ abstrahlende Lautsprecher 6 schräg seitlich abstrahlt.
  • Fig. 6 zeigt die gleiche Anordnung für die in einem Kraftfahrzeug angeordneten Lautsprecher. Der oder die den Direktschall D und den Diffusschall I abstrahlende Lautsprecher ist zum Fahrer und Beifahrer hin gerichtet. Der den verzerrten Diffusschall IZ abstrahlende Lautsprecher dagegen so gerichtet, daß er nur zum Diffusschall beiträgt.
  • Durch die vorstehend beschriebene Maßnahme wird die Wiedergabe eines reproduzierten Schallereignisses am Hörort für alle Frequenzen gleichmäßig laut empfunden. Das Diagramm gemäß Fig. 7 verdeutlicht erneut den hierzu erforderlichen Schalldruckverlauf des Diffusschallfeldes.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Lautsprecher
    • 2 Zuhörer
    • 3 Lautsprecherbox
    • 4 Lautsprecher
    • 5 Regalbox
    • 6 Lautsprecher
    • D Direktschall
    • I Diffusschall
    • I verzerrter Diffusschall

Claims (7)

1. Verfahren zur Korrektur der durch den im Wiedergaberaum erzeugten Diffusschall bewirkten Verfälschung der Lautheitsempfindung bei einem durch ein Schallwandlersystem reproduzierten Schallereignis, welches aus einem Direktschallanteil mit einer linearen Freifeldübertragungskurve (ebenes Schallfeld) und einem Diffusschallanteil besteht, dessen Schalldruckpegel von einer Korrekturgröße derart korrigiert wird, daß die durch den Diffusschall erzeugte Lautheitsempfindung am Hörort derjenigen des ebenen Schallfeldes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturgröße von wenigstems einem zusätzlichen, einen weiteren Diffusschallanteil erzeugenden Lautsprecher erzeugt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Lautsprecher vorhanden ist, welcher an einen zusätzlichen Verstärker mit integrierter Vorrichtung zur Verzerrung des dem Lautsprecher zugeführten elektrischen Signals angeschlossen ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Lautsprecher vorhanden ist, in dessen das elektrische NF-Signal zuführende Leitung eine Frequenzweiche oder ein Teil einer Frequenzweiche eingeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Lautsprecher Bandpaßübertragungseigenschaften aufweist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Lautsprecher eine Mehrzahl von jeweils besondere Wiedergabeeigenschaften für einen Frequenzbereich (Tiefton-, Mittelton- oder Hochton-Lautsprecher) aufweisenden Lautsprechern vorgesehen ist, welche über eine Frequenzweiche an ein elektrisches NF-Signal angeschlossen sind und bei dem die Frequenzweiche derart ausgebildet ist, daß sie eine Verzerrung des NF-Signals bewirkt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Lautsprecher eine Mehrzahl von jeweils besondere Wiedergabeeigenschaften für einen Frequenzbereich (Tiefton-, Mittelton- oder Hochton-Lautsprecher) aufweisenden Lautsprechern vorgesehen ist, welche an einen zusätzlichen Verstärker mit integrierter Vorrichtung zur Verzerrung des dem Lautsprecher zugeführten elektrischen Signals angeschlossen sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker in der Lautstärke verstellbar ausgebildet ist.
EP89122991A 1989-01-03 1989-12-13 Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Verfälschung der Lautheitsempfindung eines reproduzierten Schallereignisses Expired - Lifetime EP0377142B1 (de)

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