EP0377144B1 - 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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EP0377144B1
EP0377144B1 EP89122993A EP89122993A EP0377144B1 EP 0377144 B1 EP0377144 B1 EP 0377144B1 EP 89122993 A EP89122993 A EP 89122993A EP 89122993 A EP89122993 A EP 89122993A EP 0377144 B1 EP0377144 B1 EP 0377144B1
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loudspeakers
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distortion
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Leonard Kreitmeier
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Nokia Deutschland GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00—Public address systems

Definitions

  • the invention relates to a method for correcting the distortion of the loudness sensation caused by the diffuse sound generated in the reproduction room in the case of a sound event reproduced by a sound transducer system, which consists of a direct sound component and a diffuse sound component.
  • 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 direct sound increases with the distance between the sound source and listening location linear, 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 reverberation 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 obtains a falsified loudness impression.
  • Zwicker-Feldtkeller The ear as a message recipient
  • 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 desired technical solution should apply in the event that the listening location is to be arranged at a distance from the sound transducer system which is larger than the reverberation radius.
  • the diffuse sound component at the listening location is tuned to the same loudness profile that a sound transducer with linear sound pressure characteristics would have in the anechoic room.
  • the implementation of the solution in practice takes place in that the electrical signal of the sound event is distorted in such a way that the practically exclusively present diffuse sound component at the listening location has such a loudness curve as the loudness curve of a direct sound generated by the undistorted electrical signal of the sound event.
  • 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 achieved with a free-standing television or a free-standing loudspeaker box 3. All loudspeakers of the loudspeaker box 3 emit a sound which was generated by an LF signal which has been distorted either by the crossover 4 or the amplifier 5 in such a way that the diffuse sound at the listening location produces a loudness sensation which corresponds to that of an undistorted electrical signal of the sound event generated corresponds to direct sound.
  • the same result can also be achieved with loudspeakers arranged in a motor vehicle.
  • the sound generated by the distorted LF signal is emitted by the loudspeakers 6 installed at various locations in the motor vehicle, the occupants of the motor vehicle hear a diffuse sound, the loudness profile of which corresponds to that of the direct sound.

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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 und einem Diffusschallanteil besteht.
  • Ein solches Verfahren ist bekannt (siehe EP-A-160 431 oder 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 angestrebte technische Lösung soll für den Fall gelten, daß der Hörort in einem Abstand vom Schallwandlersystem angeordnet sein soll, welcher größer als der Hallradius ist.
  • Die Lösung dieses technischen Problems besteht darin, daß unter gleichzeitiger Vernachlässigung des Direktschallanteils der Diffusschallanteil am Hörort auf den gleichen Lautheitsverlauf abgestimmt wird, den ein Schallwandler mit linearer Schalldruckcharakteristik im schalltoten Raum aufweisen würde.
  • Die Umsetzung der Lösung in die Praxis erfolgt dadurch, daß das elektrische Signal des Schallereignisses derart verzerrt wird, daß am Hörort der praktisch ausschließlich vorhandene Diffusschallanteil einen solchen Lautheitsverlauf aufweist, wie der Lautheitsverlauf eines vom unverzerrten elektrischen Signal des Schallereignisses erzeugten Direktschalles.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 enthalten. Sie ist nachstehend anhand der Figuren 1 bis 6 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 oder einer Regalbox,
    Fig. 5
    die Verwirklichung der Erfindung bei einer PKW-Übertragungsanlage und
    Fig. 6
    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. Sämtliche Lautsprecher der Lautsprecherbox 3 strahlen einen Schall ab, der von einem NF-Signal erzeugt wurde, das entweder durch die Weiche 4 oder den Verstärker 5 derart verzerrt worden ist, daß der Diffusschall am Hörort ein Lautheitsempfinden erzeugt, welches dem von einem unverzerrten elektrischen Signal des Schallereignisses erzeugten Direktschall entspricht.
  • Das gleiche Ergebnis kann auch mit in einem Kraftfahrzeug angeordneten Lautsprechern erzielt werden. Der von dem verzerrten NF-Signal erzeugte Schall wird von den an verschiedenen Orten im Kraftfahrzeug eingebauten Lautsprechern 6 abgestrahlt, die Insassen des Kraftfahrzeuges hören einen Diffusschall, dessen Lautheitsverlauf dem des Direktschalles entspricht.
  • Durch die vorstehend beschriebene Maßnahme wird die Wiedergabe eines reproduzierten Schallereignisses am Hörort für alle Frequenzen gleichmäßig laut empfunden, wie dies das Diagramm gemäß Fig. 6 verdeutlicht.

Claims (8)

  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 und einem Diffusschallanteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß unter gleichzeitiger Vernachlässigung des Direktschallanteils der Diffusschallanteil am Hörort auf den gleichen Lautheitsverlauf abgestimmt wird, den ein Schallwandler mit linearer Schalldruckcharakteristik im schalltoten Raum aufweisen würde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung durch Verzerrung des dem Schallereignis entsprechenden NF-Signals erfolgt.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzerrung in einem Verstärker erfolgt.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzerrung in einer Frequenzweiche erfolgt.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schallwandlersystem 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 wenigstens einem der Ansprüch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schallwandlersystem eine Mehrzahl von jeweils besondere Wiedergabeeigenschaften für einen Frequenzbereich (Tiefton-, Mittelton- oder Hochton-Lautsprecher) aufweisenden Lautsprechern vorgesehen ist, welche an einen Verstärker mit integrierter Vorrichtung zur Verzerrung des dem Schallwandlersystem zugeführten elektrischen Signals angeschlossen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker in der Lautstärke verstellbar ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzweiche steuerbar ausgebildet ist.
EP89122993A 1989-01-03 1989-12-13 Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Verfälschung der Lautheitsempfindung eines reproduzierten Schallereignisses Expired - Lifetime EP0377144B1 (de)

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