EP0642292A2 - Einrichtung zur stereophonen Wiedergabe - Google Patents

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EP0642292A2
EP0642292A2 EP94106301A EP94106301A EP0642292A2 EP 0642292 A2 EP0642292 A2 EP 0642292A2 EP 94106301 A EP94106301 A EP 94106301A EP 94106301 A EP94106301 A EP 94106301A EP 0642292 A2 EP0642292 A2 EP 0642292A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loudspeakers
delay
sound propagation
individual
time
Prior art date
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Granted
Application number
EP94106301A
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English (en)
French (fr)
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EP0642292A3 (de
EP0642292B1 (de
Inventor
Jörg Höllermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blaupunkt Werke GmbH
Original Assignee
Blaupunkt Werke GmbH
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Publication date
Application filed by Blaupunkt Werke GmbH filed Critical Blaupunkt Werke GmbH
Publication of EP0642292A2 publication Critical patent/EP0642292A2/de
Publication of EP0642292A3 publication Critical patent/EP0642292A3/de
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Publication of EP0642292B1 publication Critical patent/EP0642292B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/302—Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/307—Frequency adjustment, e.g. tone control

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of the main claim.
  • the human ear receives its directional information from the evaluation of level and transit time differences between the acoustic signals received by the right and left ear.
  • the directional information corresponds to the stereo recording.
  • the listener is at a location that is asymmetrical to a two or more loudspeaker system, the sound impression is spatially strongly shifted to the next loudspeaker.
  • Car radios with runtime compensation are already known, but they require manual measurement and subsequent input of the distances between the listening location and the loudspeakers.
  • the object of the present invention is to facilitate the setting of the delay times in a device according to the type of the main claim.
  • this object is achieved in that audio signals provided for playback with the aid of the individual loudspeakers pass through delay devices whose delay time is adjustable, that means for measuring the sound propagation times from the individual loudspeakers to the listening location are provided, and in that the delay times are so automatic can be set so that the sum of the sound propagation time and the respectively set delay time is the same for all speakers.
  • the device according to the invention also has the advantage that the actual sound propagation time is taken into account while the manual measurement for an assumed path of the sound is carried out between the loudspeaker in question and the listening location. In the latter case, for example, reflection or deflection of the sound waves is not taken into account.
  • Level differences at the listening location are taken into account according to a further development of the device according to the invention in that means are also provided for measuring the sound level caused by the reproduction of a measurement signal, preferably a noise signal, by the individual loudspeakers at the listening location and that the volume of the individual Loudspeaker can be preset automatically in order to compensate for level differences.
  • a measurement signal preferably a noise signal
  • the set delay times and, if appropriate, the stored presets of the volume can be stored in a non-volatile manner for several listening locations. It is preferably provided that information about which of the stored delay times and, if applicable, the stored presets of the volume are supplied to the delay devices each time the device is switched on, can also be stored in a non-volatile manner.
  • a car radio can be programmed with the device according to the invention after measuring the sound propagation times for the individual seating positions in such a way that the playback can be optimized by pressing a button on the individual seating positions and that when the device is switched on, the delay times assigned to a predetermined seating position can be set. This will generally be the driver's seating position.
  • Modern receiving devices in particular car radios, often include digital signal processing. It is advantageous here if it is provided according to an embodiment of the invention that the delay devices are formed by digital memories from which the audio signals to be delayed are read out with a time delay compared to the writing.
  • An adaptation of the device according to the invention to the respective arrangement of the loudspeakers and the listening location is advantageously possible in that a pulse signal is supplied to each loudspeaker in succession for measuring the sound propagation time, a timer being simultaneously measured which measures the time until on a measuring microphone the sound level exceeds a predetermined threshold.
  • the pulse signal is fed to the loudspeaker via a low-pass filter, preferably a third-order filter with a cut-off frequency of 11 kHz.
  • the pulse signal itself is implemented, for example, by a rectangular pulse of approximately 3 ms duration.
  • the audio signals also go through frequency response equalizer circuits, that means for measuring the frequency response are provided between the loudspeakers and a measuring microphone and that the frequency response equalizers are adjustable according to the results of the measurement, the respective set frequency responses of the individual speakers for different Listening locations can be saved.
  • the block diagram according to FIG. 1 represents the LF part of, for example, a car radio with inputs 1, 2, 3 for a receiving part, a cassette player and a CD player.
  • Signals of a microphone amplifier 5 are fed to a further input 4, which is designed only for one of the stereo signals, for example the right signal R.
  • the input switch 6 is in the position 4, so that the signals of the microphone amplifier 5 are passed on.
  • signals from one of the inputs 1, 2 or 3 are fed to a stereo analog / digital converter 7 via the input switch 6.
  • a control device 8 Of the Input changeover switch 6 and further changeover switches described later can be controlled by a control device 8.
  • the outputs of the analog / digital converter 7 are connected to inputs of a two-way switch 9, which can also be controlled by the control device 8.
  • the digitized audio signals L and R reach two controllable delay devices 10, 11; 12, 13.
  • RAM read-write memory
  • the memory is accessed via the internal address and data management of the digital signal processor.
  • the sequence, switchover and level control can be carried out by the digital signal processor itself or by an external microcontroller.
  • the output signals of the controllable delay devices are provided for the left front loudspeaker, for the left rear loudspeaker, for the right front loudspeaker and for the right rear loudspeaker and are therefore designated with LF, LR, RF and RR. These signals are fed to inputs of a four-way switch 14 and, in the upper position of the four-way switch, are passed on to two stereo digital / analog converters 15, 16.
  • the output signals LF ', LR', RF 'and RR' of the digital / analog converter 15, 16 arrive via controllable volume controls 17, 18, 19, 20 and power amplifiers 21, 22, 23, 24 as signals LF '', LR '',RF''andRR''to the loudspeakers 25, 26, 27, 28.
  • a measuring microphone 29 can be brought to the different listening locations, in different positions in a motor vehicle, and is connected to the input of the microphone amplifier 5 connected.
  • An operating and possibly display unit 30 is connected to the control device 8, with which, in addition to the usual operating functions, the measurement of the transit times and the sound level can be initiated by a corresponding key input.
  • the double changeover switch 9 is controlled into the lower position.
  • the individual switches of the four-way switch 14 can be controlled independently of one another during the “measuring” operating mode in such a way that one of the switches one after the other assumes the middle position (connection to test signal pulse or noise) and the other switches assume the lower position, in which the respective Speakers received no signals.
  • the measuring signal MESS arriving via the signal chain 29, 5, 4, 6, 7, 9 is then fed to a level meter 31 and then to a threshold discriminator 32. Its output is connected to a transit time meter 33, which essentially consists of a counter, which is started by the control device together with a pulse generator 34 and is stopped by the output signal of the threshold discriminator 32.
  • the output of the pulse generator is connected via a low-pass filter 35 to a first input of a changeover switch 36.
  • a noise generator 37 which can also be controlled by the control device 8, is connected to the second input of the changeover switch 36.
  • FIG. 2 shows the flow chart of a program for the control device 8 (FIG. 1) during the "measuring" operating mode and in abbreviated form during the "playback" operating mode.
  • the usual functions such as manual control of the volume controls 17 to 20 and the selection between inputs 1, 2 or 3, are possible.
  • the two-way switch 9 and the four-way switch 14 are in the upper position o.
  • the program part 41 which effects these functions, is run through cyclically, with a query being carried out before each repetition as to whether an acoustic measurement should take place. If this has been entered with the aid of the operating device 30, the operating mode "measure" is activated after branching 42.
  • the volume controls 17 to 20 (FIG. 1) are set to a defined standard value (average volume). In this part of the program it is also waited for the operator to bring the measuring microphone 29 (FIG. 1) to the first listening location to be measured.
  • the four-way switch 14 is brought to the middle position m for the respective channel to be measured and to the lower position u for the other channels, in which the connected loudspeakers are muted.
  • the switch 36 is set to the left position 1, while the pulse generator 34 and the time meter 33 are started. As soon as the sound level at the measuring microphone exceeds a certain threshold value, the transit time meter 33 is stopped at 46 and the measured value is stored in the control device 8 (FIG. 1).
  • the changeover switch 36 is brought into the right position r in the program part 47 and the noise generator is put into operation for a time of about 500 ms.
  • the average noise level at the microphone is determined at 48 over part of the time window, for example over 200 ms. This value is also saved.
  • the program branches depending on whether all four channels have been measured. If this is not yet the case, the program parts 44 to 49 are repeated for the next channel. However, if all four channels have been measured, the measured values T LF , T RF , T LR , T RR (T x ) for the runtimes of the four channels and the measured values L LF , L RF , L LR , L RR (L x ) before.
  • Ta is the delay time to be set in sampling cycles of the digital audio signal processing device
  • x the respective loudspeaker (LF, RF, LR, RR)
  • k is the ratio between the processor cycle duration in which the sound propagation times T x were measured and the sampling cycle duration designated.
  • the maximum sound propagation time T max (in processor cycles) was previously determined from the measured sound propagation times.
  • the delay devices 10 to 13 are set to the calculated values and the four values are stored together with an indication of the associated listening location in a non-volatile memory of the control device.
  • a branch 52 takes place depending on whether further listening locations are to be measured. If this is not the case, the volume controls are set at 53 to the values existing before activation of the "measuring" operating mode plus the offset determined in program part 51. At 53, the input 1, 2 or 3 that was active before the calibration is set again. In addition, the other switches are switched according to the "playback" mode. The program then continues at 41. If, however, further listening locations are to be measured, which is done by an appropriate input, the program is repeated after branching 52 at 43.
  • FIG. 3 schematically shows a car 60 with a driver 61 and four loudspeakers 25, 26, 27, 28.
  • the distances a, b, c and d from the driver's head to the individual loudspeakers are of different sizes. As a result, the above-mentioned adverse effects occur.
  • the distance to all loudspeakers which is effective for the psycho-acoustic listening impression, is made the same size by the delay time compensation with the aid of controllable delay devices 10 to 13 (FIG. 1).
  • the loudspeaker 28 which is furthest away from the driver 61 maintains its distance d.
  • the other loudspeakers also have a spacing of d due to the delay time equalization and are apparently in positions 25 ', 26' and 27 ', which lie on a circle around driver 61.

Abstract

Bei einer Einrichtung zur stereophonen Wiedergabe in einem geschlossenen Raum, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren Lautsprechern und mindestens einem Hörort, der von den Lautsprechern unterschiedlich weit entfernt sein kann, durchlaufen zur Wiedergabe mit Hilfe der einzelnen Lautsprecher vorgesehene Audiosignale Verzögerungseinrichtungen, deren Verzögerungszeit einstellbar ist. Mittel zur Messung der Schall-Laufzeiten von den einzelnen Lautsprechern zum Hörort sind vorgesehen, wobei die Verzögerungszeiten derart selbsttätig einstellbar sind, daß die Summe der Schall-Laufzeit und der jeweils eingestellten Verzögerungszeit für alle Lautsprecher gleich ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Das menschliche Gehör erhält seine Richtungsinformation aus der Auswertung von Pegel- und Laufzeitdifferenzen zwischen den vom rechten und den vom linken Ohr empfangenen akustischen Signalen. Bei einem idealen Hörort in der Mitte eines sogenannten Stereo-Dreiecks aus linkem Lautsprecher, dem rechten Lautsprecher und Zuhörern entspricht dann die Richtungsinformation der Stereo-Aufnahme.
  • Befindet sich dagegen der Hörer an einem Ort, der asymmetrisch zu einem Zwei- oder Mehr-Lautsprechersystem liegt, so ist der Klangeindruck räumlich stark zu dem jeweils nächsten Lautsprecher verschoben.
  • Während Pegeldifferenzen durch herkömmliche Balance-Regler und Fader manuell ausgeglichen werden können, werden üblicherweise die Laufzeitdifferenzen der Schallsignale der einzelnen Lautsprechersysteme nicht ausgeglichen. Diese sind jedoch zum Richtungshören gemäß dem psycho-akustischen Gesetz der ersten Wellenfront von wesentlicher Bedeutung.
  • Es sind zwar schon Autoradios mit Laufzeitausgleich bekannt, diese erfodern jedoch ein manuelles Vermessen und anschließendes Eingeben der Abstände zwischen dem Hörort und den Lautsprechern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs das Einstellen der Verzögerungszeiten zu erleichtern.
  • Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Wiedergabe mit Hilfe der einzelnen Lautsprecher vorgesehene Audiosignale Verzögerungseinrichtungen durchlaufen, deren Verzögerungszeit einstellbar ist, daß Mittel zur Messung der Schall-Laufzeiten von den einzelnen Lautsprechern zum Hörort vorgesehen sind und daß die Verzögerungszeiten derart selbsttätig einstellbar sind, daß die Summe der Schall-Laufzeit und der jeweils eingestellten Verzögerungszeit für alle Lautsprecher gleich ist.
  • Außer einer Bedienungserleichterung hat die erfindungsgemäße Einrichtung ferner den Vorteil, daß die tatsächliche Schall-Laufzeit berücksichtigt wird, während die manuelle Messung für einen angenommenen Weg des Schalls zwischen dem betreffenden Lautsprecher und dem Hörort durchgeführt wird. Bei letzterem wird beispielsweise eine Reflexion oder Umlenkung der Schallwellen nicht berücksichtigt.
  • Pegeldifferenzen am Hörort werden gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch berücksichtigt, daß ferner Mittel zur Messung der durch die Wiedergabe eines Meßsignals, vorzugsweise eines Rauschsignals, durch die einzelnen Lautsprecher am Hörort bewirkten Schall-Pegel vorgesehen sind und daß die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher im Sinne eines Ausgleichs von Pegeldifferenzen selbsttätig voreinstellbar ist.
  • Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die eingestellten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls der gespeicherten Voreinstellungen der Lautstärke für mehrere Hörorte nicht-flüchtig speicherbar sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Information darüber, welche der gespeicherten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls der gespeicherten Voreinstellungen der Lautstärke jeweils beim Einschalten der Einrichtung den Verzögerungseinrichtungen zugeführt werden, ebenfalls nicht-flüchtig speicherbar ist.
  • Durch diese Weiterbildung kann beispielsweise ein Autoradio mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nach dem Messen der Schall-Laufzeiten für die einzelnen Sitzpositionen derart programmiert werden, daß die Wiedergabe durch Tastendruck auf die einzelnen Sitzpositionen optimiert werden kann und daß beim Einschalten des Gerätes die einer vorgegebenen Sitzposition zugeordneten Verzögerungszeiten eingestellt werden. Diese wird im allgemeinen die Sitzposition des Fahrers sein.
  • Moderne Empfangsgeräte, insbesondere Autoradios, umfassen häufig eine digitale Signalverarbeitung. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verzögerungseinrichtungen von digitalen Speichern gebildet werden, aus denen die jeweils zu verzögernden Audiosignale gegenüber dem Einschreiben zeitverzögert ausgelesen werden.
  • Eine vorteilhafte Gestaltung dieser Ausführungsform besteht darin, daß die digitalen Speicher Teile einer digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung sind, daß nach der Messung der Schall-Laufzeiten (Tx) für alle Lautsprecher (1...x) daraus die maximale Schall-Laufzeit (Tmax) ausgewählt wird und daß die einzelnen Verzögerungszeiten gemäß Ta x = (T max -T x )·k
    Figure imgb0001
     berechnet wird, wobei Ta die einzustellende Verzögerungszeit in Abtastzyklen der digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung, x den jeweiligen Lautsprecher und k das Verhältnis zwischen der Prozessor-Zyklusdauer, in welcher die Schall-Laufzeiten Tx bzw. Tmax gemessen wurden, und der Abtastzyklusdauer bezeichnet.
  • Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung an die jeweilige Anordnung der Lautsprecher und des Hörortes ist in vorteilhafter Weise dadurch möglich, daß zur Messung der Schall-Laufzeit nacheinander jeweils einem Lautsprecher ein Impulssignal zugeführt wird, wobei gleichzeitig ein Zeitmesser gestartet wird, der die Zeit mißt, bis an einem Meß-Mikrofon der Schall-Pegel einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Um eine Überlastung von Hochton-Lautsprechern zu vermeiden, kann dabei vorgesehen sein, daß das Impulssignal über ein Tiefpaßfilter, vorzugsweise dritter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 11 kHz, dem Lautsprecher zugeführt wird. Das Impulssignal selbst wird beispielsweise durch ein Rechteckimpuls von etwa 3 ms Dauer realisiert.
  • Neben der selbsttätigen Anpassung an die Schall-Laufzeiten können bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch andere Anpassungen vorgenommen und gespeichert werden. So ist beispielsweise eine Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die Audiosignale ferner Frequenzgang-Entzerrerschaltungen durchlaufen, daß Mittel zur Messung des Frequenzgangs zwischen den Lautsprechern und einem Meß-Mikrofon vorgesehen sind und daß die Frequenzgang-Entzerrer nach den Ergebnissen der Messung einstellbar sind, wobei die jeweils eingestellten Frequenzgänge der einzelnen Lautsprecher für verschiedene Hörorte speicherbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
    Fig. 2
    ein Ablauf-Diagramm zur Erläuterung der Messung der Schall-Laufzeiten und der Schallpegel sowie der anschließenden Einstellung der Verzögerungszeiten und Lautstärke und
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines Autos mit vier Lautsprechern und einem Fahrer und mit den durch die Verzögerungszeiten für diese Hörposition entstehenden scheinbaren Lagen der Lautsprecher.
  • Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 3 sind Signalleitungen als durchgezogene Linien und Steuerleitungen als gestrichelte Linien dargestellt.
  • Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 stellt den NF-Teil beispielsweise eines Autoradios dar mit Eingängen 1, 2, 3 für einen Empfangsteil, einen Kassettenspieler und einen CD-Spieler. Einem weiteren Eingang 4, der lediglich für eines der Stereo-Signale, beispielsweise das rechte Signal R, ausgeführt ist, werden Signale eines Mikrofon-Verstärkers 5 zugeführt. Während einer Betriebsart "Messen" befindet sich der Eingangsumschalter 6 in der Stellung 4, so daß die Signale des Mikrofon-Verstärkers 5 weitergeleitet werden. In einer Betriebsart "Wiedergabe" werden Signale von einem der Eingänge 1, 2 oder 3 über den Eingangsumschalter 6 einem Stereo-Analog/Digital-Wandler 7 zugeführt. Der Eingangsumschalter 6 und weitere später beschriebene Umschalter sind von einer Steuereinrichtung 8 steuerbar.
  • Die Ausgänge des Analog/Digital-Wandlers 7 sind mit Eingängen eines Zweifach-Umschalters 9 verbunden, der ebenfalls von der Steuereinrichtung 8 steuerbar ist. In der oberen Stellung des Zweifach-Umschalters 9 gelangen die digitalisierten Audiosignale L und R zu jeweils zwei steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 10, 11; 12, 13. Diese können als Schreib-Lese-Speicher (RAM) auf einem digitalen Signalprozessor realisiert oder extern an diesen angeschlossen werden. Der Speicherzugriff erfolgt über die interne Adressen- und Datenverwaltung des digitalen Signalprozessors. Die Ablauf-, Umschalt- und Pegelsteuerung kann durch den digitalen Signalprozessor selbst oder einen externen Microcontroller erfolgen.
  • Die Ausgangssignale der steuerbaren Verzögerungseinrichtungen sind jeweils für den linken Front-Lautsprecher, für den linken Rück-Lautsprecher, für den rechten Front-Lautsprecher und für den rechten Rück-Lautsprecher vorgesehen und daher mit LF, LR, RF und RR bezeichnet. Diese Signale werden Eingängen eines Vierfach-Umschalters 14 zugeführt und in der oberen Stellung des Vierfach-Umschalters zu zwei Stereo-Digital/Analog-Wandlern 15, 16 weitergeleitet.
  • Die Ausgangssignale LF', LR', RF' und RR' der Digital/Analog-Wandler 15, 16 gelangen über steuerbare Lautstärkesteller 17, 18, 19, 20 und Leistungsverstärker 21, 22, 23, 24 als Signale LF'', LR'', RF'' und RR'' zu den Lautsprechern 25, 26, 27, 28. Ein Meß-Mikrofon 29 kann an die verschiedenen Hörorte, in einem Kraftfahrzeug die verschiedenen Sitzpositionen, gebracht werden und ist mit dem Eingang des Mikrofon-Verstärkers 5 verbunden.
  • An die Steuereinrichtung 8 ist eine Bedien- und gegebenenfalls Anzeigeeinheit 30 angeschlossen, mit der außer den üblichen Bedienfunktionen durch eine entsprechende Tasteneingabe die Messung der Laufzeiten und der Schall-Pegel eingeleitet werden kann. Für diese Betriebsart "Messen" wird der Zweifach-Umschalter 9 in die untere Stellung gesteuert. Ferner sind während der Betriebsart "Messen" die einzelnen Umschalter des Vierfach-Umschalters 14 unabhängig voneinander derart steuerbar, daß nacheinander jeweils einer der Umschalter die Mittelstellung (Anschluß an Testsignal Impuls oder Rauschen) und die anderen Umschalter die untere Stellung einnehmen, in welcher die jeweiligen Lautsprecher keine Signale erhalten. Das über die Signalkette 29, 5, 4, 6, 7, 9 einlaufende Meßsignal MESS wird dann einem Pegelmesser 31 und anschließend einem Schwellwert-Diskriminator 32 zugeführt. Dessen Ausgang ist mit einem Laufzeitmesser 33 verbunden, der im wesentlichen aus einem Zähler besteht, der von der Steuereinrichtung zusammen mit einem Impulsgenerator 34 gestartet und durch das Ausgangssignal des Schwellwert-Diskriminators 32 angehalten wird.
  • Der Ausgang des Impulsgenerators ist über ein Tiefpaßfilter 35 mit einem ersten Eingang eines Umschalters 36 verbunden. An den zweiten Eingang des Umschalters 36 ist ein Rauschgenerator 37 angeschlossen, der ebenfalls von der Steuereinrichtung 8 steuerbar ist.
  • Fig. 2 zeigt den Ablaufplan eines Programms für die Steuereinrichtung 8 (Fig. 1) während der Betriebsart "Messen" und in gekürzter Form während der Betriebsart "Wiedergabe". In der Betriebsart "Wiedergabe" bzw. im Normalbetrieb sind die üblichen Funktionen, wie beispielsweise eine manuelle Steuerung der Lautstärkesteller 17 bis 20 und die Auswahl zwischen den Eingängen 1, 2 oder 3, möglich. Ferner können in der Betriebsart "Wiedergabe" für mehrere Hörorte zuvor abgelegte Laufzeit- und Lautstärkeeinstellungen aus einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinrichtung 8 ausgelesen und den Stellern 10 bis 13 und 17 bis 20 zugeführt werden. Der Zweifach-Umschalter 9 und der Vierfach-Umschalter 14 befinden sich in der oberen Stellung o.
  • Der Programmteil 41, der diese Funktionen bewirkt, wird zyklisch durchlaufen, wobei vor jeder Wiederholung eine Abfrage erfolgt, ob eine akustische Einmessung erfolgen soll. Ist dieses mit Hilfe der Bedieneinrichtung 30 eingegeben worden, so wird nach der Verzweigung 42 die Betriebsart "Messen" aktiviert. In einem Programmteil 43 werden die Lautstärkesteller 17 bis 20 (Fig. 1) auf einen definierten Normwert (mittlere Lautstärke) eingestellt. Ferner wird in diesem Programmteil darauf gewartet, daß der Bediener das Meß-Mikrofon 29 (Fig. 1) an den ersten zu messenden Hörort gebracht hat.
  • Danach werden im Programmteil 44 der Eingangsumschalter auf den Eingang 4 und der Doppel-Umschalter 6 in die untere Stellung gesteuert. Der Vierfach-Umschalter 14 wird für den jeweils einzumessenden Kanal auf die mittlere Stellung m und für die anderen Kanäle auf die untere Stellung u gebracht, in welcher eine Stummschaltung der angeschlossenen Lautsprecher erfolgt.
  • Bei 45 wird der Umschalter 36 auf die linke Stellung 1 gestellt, während der Impulsgenerator 34 und der Laufzeitmesser 33 gestartet werden. Sobald der Schall-Pegel am Meß-Mikrofon einen bestimmten Schwellwert überschreitet, wird bei 46 der Laufzeitmesser 33 angehalten und der Meßwert in der Steuereinrichtung 8 (Fig. 1) gespeichert.
  • Danach wird im Programmteil 47 der Umschalter 36 in die rechte Stellung r gebracht und der Rauschgenerator für eine Zeit von etwa 500 ms in Betrieb genommen. Mit Hilfe des Pegelmessers 31 erfolgt bei 48 eine Ermittlung des durchschnittlichen Rauschpegels am Mikrofon über einen Teil des Zeitfensters, beispielsweise über 200 ms. Dieser Wert wird ebenfalls gespeichert.
  • Bei 49 verzweigt sich das Programm in Abhängigkeit davon, ob alle vier Kanäle eingemessen wurden. Ist dieses noch nicht der Fall, werden die Programmteile 44 bis 49 für den nächsten Kanal wiederholt. Sind jedoch alle vier Kanäle eingemessen, liegen für die Laufzeiten der vier Kanäle die Meßwerte TLF, TRF, TLR, TRR (Tx) und für die Lautstärkepegel die Meßwerte LLF, LRF, LLR, LRR (Lx) vor.
  • Im anschließenden Programmteil 50 werden die einzustellenden Verzögerungszeiten für die Verzögerungseinrichtungen 10 bis 13 gemäß Ta x = (T max -T x )·k
    Figure imgb0002
     berechnet, wobei Ta die einzustellende Verzögerungszeit in Abtastzyklen der digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung, x den jeweiligen Lautsprecher (LF, RF, LR, RR) und k das Verhältnis zwischen der Prozessor-Zyklusdauer, in welcher die Schall-Laufzeiten Tx gemessen wurden, und der Abtastzyklusdauer bezeichnet. Zuvor wurde aus den gemessenen Schall-Laufzeiten die maximale Schall-Laufzeit Tmax (in Prozessor-Zyklen) ermittelt. Ferner erfolgt im Programmteil 49 die Einstellung der Verzögerungseinrichtungen 10 bis 13 auf die errechneten Werte und eine Speicherung der vier Werte zusammen mit einer Angabe des zugehörigen Hörortes in einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuereinrichtung.
  • Im Programmteil 51 folgen die entsprechenden Schritte für die gemessenen Lautstärkepegel Lx. Zunächst wird Lmax gebildet. Danach werden La x = L max -L x
    Figure imgb0003
     für die verschiedenen Lautsprecher berechnet. Die vier Ausgleichspegel Lax werden als fester Offset zum jeweiligen vom Benutzer eingestellten Lautstärkepegel in den einzelnen Kanälen hinzuaddiert. Die Ausgleichspegel werden nach ihrer Berechnung im nicht-flüchtigen Speicher für den zugehörigen Hörort abgelegt.
  • Eine Verzweigung 52 erfolgt in Abhängigkeit davon, ob noch weitere Hörorte eingemessen werden sollen. Ist dieses nicht der Fall, werden bei 53 die Lautstärkesteller auf die vor dem Aktivieren der Betriebsart "Messen" vorhandenen Werte zuzüglich des im Programmteil 51 ermittelten Offsets eingestellt. Bei 53 wird ferner wieder derjenige Eingang 1, 2 oder 3 eingestellt, der vor dem Einmessen aktiv war. Außerdem werden die übrigen Umschalter entsprechend der Betriebsart "Wiedergabe" umgeschaltet. Das Programm wird dann bei 41 fortgesetzt. Sollen jedoch noch weitere Hörorte eingemessen werden, was durch eine entsprechende Eingabe erfolgt, wird das Programm nach der Verzweigung 52 bei 43 wiederholt.
  • Fig. 3 zeigt schematisch ein Auto 60 mit einem Fahrer 61 und vier Lautsprechern 25, 26, 27, 28. Die Abstände a, b, c und d vom Kopf des Fahrers zu den einzelnen Lautsprechern sind verschieden groß. Dadurch treten die eingangs erwähnten nachteiligen Effekte auf. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch den Laufzeitausgleich mit Hilfe der steuerbaren Verzögerungseinrichtungen 10 bis 13 (Fig. 1) der für den psycho-akustischen Höreindruck wirksame Abstand zu allen Lautsprechern gleich groß gemacht. Dabei behält der vom Fahrer 61 am weitesten entfernt liegende Lautsprecher 28 seinen Abstand d bei. Die weiteren Lautsprecher erhalten durch den Laufzeitausgleich ebenfalls einen Abstand von d und befinden sich scheinbar in den Positionen 25', 26' und 27', die auf einem Kreis um den Fahrer 61 liegen.

Claims (10)

  1. Einrichtung zur stereophonen Wiedergabe in einem geschlossenen Raum, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, mit mehreren Lautsprechern und mindestens einem Hörort, der von den Lautsprechern unterschiedlich weit entfernt sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe mit Hilfe der einzelnen Lautsprecher (25, 26, 27, 28) vorgesehene Audiosignale Verzögerungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) durchlaufen, deren Verzögerungszeit einstellbar ist, daß Mittel (5, 29, 31, 32, 33, 34, 35) zur Messung der Schall-Laufzeiten von den einzelnen Lautsprechern (25, 26, 27, 28) zum Hörort vorgesehen sind und daß die Verzögerungszeiten derart selbsttätig einstellbar sind, daß die Summe der Schall-Laufzeit und der jeweils eingestellten Verzögerungszeit für alle Lautsprecher (25, 26, 27, 28) gleich ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Mittel (5, 29, 31, 37) zur Messung der durch die Wiedergabe eines Meßsignals, vorzugsweise eines Rauschsignals, durch die einzelnen Lautsprecher (25, 26, 27, 28) am Hörort bewirkten Schall-Pegel vorgesehen sind und daß die Lautstärke der einzelnen Lautsprecher (25, 26, 27, 28) im Sinne eines Ausgleichs von Pegeldifferenzen selbsttätig voreinstellbar ist.
  3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestellten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls Voreinstellungen der Lautstärke für mehrere Hörorte nicht-flüchtig speicherbar sind.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Information darüber, welche der gespeicherten Verzögerungszeiten und gegebenenfalls der gespeicherten Voreinstellungen der Lautstärke beim Einschalten der Einrichtung den Verzögerungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) zugeführt werden, ebenfalls nicht-flüchtig speicherbar ist.
  5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) von digitalen Speichern gebildet werden, aus denen die jeweils zu verzögernden Audiosignale gegenüber dem Einschreiben zeitverzögert ausgelesen werden.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Speicher Teile einer digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung sind, daß nach der Messung der Schall-Laufzeiten (Tx) für alle Lautsprecher daraus die maximale Schall-Laufzeit (Tmax) ausgewählt wird und daß die einzelnen Verzögerungszeiten gemäß Ta x = (T max -T x )·k
    Figure imgb0004
     berechnet wird, wobei Ta die einzustellende Verzögerungszeit in Abtastzyklen der digitalen Audiosignalverarbeitungseinrichtung, x den jeweiligen Lautsprecher und k das Verhältnis zwischen der Prozessor-Zyklusdauer, in welcher die Schall-Laufzeiten Tx bzw. Tmax gemessen wurden, und der Abtastzyklusdauer bezeichnet.
  7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Schall-Laufzeit nacheinander jeweils einem Lautsprecher ein Impulssignal zugeführt wird, wobei gleichzeitig ein Zeitmesser (33) gestartet wird, der die Zeit mißt, bis an einem Meß-Mikrofon (29) der Schall-Pegel einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal durch einen Rechteckimpuls von mindestens 3 ms Länge realisiert wird.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal über ein Tiefpaßfilter (35), vorzugsweise dritter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 11 kHz, dem Lautsprecher (25, 26, 27, 28) zugeführt wird.
  10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Audiosignale ferner Frequenzgang-Entzerrerschaltungen durchlaufen, daß Mittel zur Messung des Frequenzgangs zwischen den Lautsprechern und einem Meß-Mikrofon vorgesehen sind und daß die Frequenzgang-Entzerrer nach den Ergebnissen der Messung einstellbar sind, wobei die jeweils eingestellten Frequenzgänge der einzelnen Lautsprecher für verschiedene Hörorte speicherbar sind.
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