EP1344427A1

EP1344427A1 - Anordnung zur auralisation eines lautsprechers in einem abhörraum bei beliebigen eingangssignalen

Info

Publication number: EP1344427A1
Application number: EP00985236A
Authority: EP
Inventors: Juergen Ringlstetter; Leonhard Kreitmeier
Original assignee: Harman Audio Electronic Systems GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2003-09-17
Also published as: WO2002052895A1; US7783054B2; US20040086131A1

Abstract

Die Anordnung umfasst eine Lautsprechersimulationseinheit zur Simulation des Übertragungsverhaltens des Lautsprechers und eine dieser nachgeschaltete Raumsimulationseinheit zur Simulation des Übertragungsverhaltens eines gegebenen Abhörraumes. Der Raumsimulationseinheit folgt eine Darbietungseinheit, die ein akustisches Signal erzeugt, das dem Höreindruck des Lautsprechers in dem Abhörraum entspricht, und/oder eine Auswerteeinheit, die das von der Raumsimulationseinheit bereitgestellte Signal hinsichtlich mindestens einer psychoakustischen Messgrösse auswertet und ein entsprechendes Messsignal ausgibt, wobei dieses Messsignal einem Messsignal entspricht, das bei Darbietung der Eingangssignale in dem Abhörraum auftritt.

Description

Beschreibung

Anordnung zur Auralisation eines Lautsprechers in einem Abhörraum bei beliebigen Eingangssignalen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auralisation eines gegebenen Lautsprechers in einem gegebenen Abhörraum bei beliebigen Eingangssignalen.

Trotz zahlreicher objektiver Bewertungskriterien für akustische Systeme wie beispielsweise Frequenzgang, Klirrfaktor etc. sind für eine umfassende Beurteilung vor allem auch psy- choakustische Kriterien maßgeblich, wobei insbesondere der messtechnisch nur schwer erfassbare gesamte Höreindruck von Zuhörern eine wesentliche Rolle spielt. Um einen aussagekräftigen mittleren Höreindruck bestimmen zu können, sind mehrere verschiedene Zuhörer notwendig, die unter den möglichst selben Bedingungen ihr Urteil bilden. Den Zuhörern werden dazu bevorzugt nacheinander am selben Ort dieselben Schalle dargeboten, die sie dann nach entsprechenden subjektiven

Kriterien beurteilen sollen. Zur Durchführung einer derartigen Beurteilung ist somit bereits ein erheblicher Aufwand notwendig .

Dieser Aufwand vervielfacht sich darüber hinaus, wenn - wie es häufig der Fall ist - nicht nur ein Lautsprechersystem in einem Abhörraum getestet werden soll, sondern wenn mehrere unterschiedliche Lautsprechersysteme und/oder unterschiedliche Abhörräume getestet werden sollen. Erschwerend kann hinzukommen, dass das Austauschen der Lautsprechersysteme und/oder das Ändern des Abhörraumes schwierig und mit erheblichem zusätzlichen Aufwand verbunden ist. So ist beispielsweise die Beurteilung von Lautsprechersystemen in Fahrzeuginnenräumen schwierig, da pro Sitzposition die Versuchspersonen nur nacheinander abgefragt werden können und sich Änderungen der LautSprechersysteme und des Innenraums in der Regel mit konstruktivem und zeitlichem Aufwand verbunden sind. Das Testen erfolgt bei Kraftfahrzeugen situationsbedingt üblicher- weise am Ende der Entwicklungszeit, also zu einem Zeitpunkt, wo noch eine geringe Anzahl von zu testenden Innenräumen vorhanden sind und die zum Testen der Akustik zur Verfügung stehende Zeit sehr knapp bemessen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung anzugeben, bei der mindestens ein gegebener Lautsprecher in mindestens einem gegebenen Abhörraum bei beliebigen Eingangssignalen mit deutlich geringerem Aufwand ausgetestet werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur Au- ralisation eines gegebenen Lautsprechers in einem gegebenen Abhörraum bei beliebigen Eingangssignalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 2 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen .

Die Erfindung sieht dabei verschiedene Simulationseinheiten insbesondere in Verbindung mit verschiedenen akustischen Mess- und Analysesystemen zur integralen Auralisation von Lautsprecher- und Raumeigenschaften vor. Es wird dabei die Übertragungsstrecke vom elektrischen Signal am Lautsprechereingang bis zum Schallsignal am Ohr des Zuhörers auralisiert. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere zur Simulation von mit einem oder mehreren Lautsprechern ausgestatteten Fahrzeuginnenräumen.

Vorteil der Erfindung ist es, dass die pegelabhängigen Übertragungsfunktionen des einzelnen Lautsprechers (auch dessen Großsignalverhalten) sowie die Raumübertragungsfunktionen vom einzelnen Lautsprecher hin zum linken und rechten Ohr einschließlich der räumlichen Abstrahleigenschaften des Lautsprechers, der Raumübertragungsfunktion mit Dämpfungen und Reflexionen sowie die räumliche Schallverteilung berücksich- tigt. Auf diese Weise ist es auch möglich, einzelne Teile der Übertragungskette zum Zwecke ihrer Optimierung zu verändern. Mit einer erfindungsgemäßen Anordnung wird ein virtueller Fahrzeuginnenraum geschaffen, der mit zu testenden virtuellen Lautsprechern ausgestattet ist. Auf diese Weise kann die Zeitdauer, für die ein Abhörraum, insbesondere ein Fahrzeu- ginnenraum, zur Abstimmung seiner Beschallungsanlage zur Verfügung stehen muss, deutlich reduziert werden. Die Abstimmung findet weitgehend am virtuellen Fahrzeug statt.

Erreicht wird dies mit einer Lautsprechersimulationseinheit, die eine erste Übertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten des Lautsprechers beschreibt, und einer dieser nachgeschalteten Raumsimulationseinheit, die eine zweite Übertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten des ge- gebenen Abhörraumes beschreibt. Zudem wird eine weitere Einheit vorgesehen, die entweder durch eine der Rau simulations- einheit nachgeschalteten Darbietungseinheit, die ein dem Höreindruck des Lautsprechers in dem Abhörraum entsprechendes akustisches Signal erzeugt, oder durch eine der Raumsimulati- onseinheit nachgeschaltete Auswerteeinheit, die das von der

Raumsimulationseinheit bereitgestellte Signal hinsichtlich mindestens einer psychoakustischen Messgröße auswertet und ein entsprechendes Messsignal ausgibt, gegeben ist, wobei dieses Messsignal einem Messsignal entspricht, das bei Dar- bietung der Eingangssignale in dem Abhörraum auftritt.

Es lässt sich somit die Übertragungsstrecke zwischen dem Eingang des Lautsprechers und dem Gehör des Zuhörers auralisie- ren, wobei neben oder statt einem Zuhörer auch eine entspre- chende psychoakustische Auswerteeinheit vorgesehen werden kann, um subjektive psychoakustische Kriterien zu objektivieren.

Vorzugsweise weist die Darbietungseinrichtung einen Kopfhörer und einen Verstärker auf, die derart entzerrt sind, dass das durch die Raumsimulationseinheit erzeugte Signal im Kopfhörer einen Höreindruck erzeugt, der dem durch den Lautsprecher in ω ω t σι o cπ O LΠ O LΠ

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Erste und zweite Übertragungsfunktion können dabei aus Laut- sprecherparametern bzw. aus Raumparametern hergeleitet werden, die durch Berechnung und/oder Messung ermittelt worden sind.

Schließlich können auch LautSprecherparameter vorgesehen werden, aus denen die Richtcharakteristik des jeweiligen Lautsprechers ermittelbar ist, wobei diese Parameter der Raumsimulationseinheit zugeführt werden und die zweite Übertra- gungsfunktion beeinflussen. Auf diese Weise können auch in den Abstrahleigenschaften stark unterschiedliche Lautsprecher verwendet werden, ohne dabei den Höreindruck zu verfälschen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert . Es zeigt :

Fig. 1 ein erstes allgemeines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine Ausgestaltung einer Lautsprechersimulationseinheit zur Anwendung bei einer Anordnung nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Raumsimulationseinheit zur Anwendung bei einer Anordnung gemäß Fig . 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung umfasst eine Eingangswahleinheit 1 zum Anschluss von beispielsweise vier Signalquel- len, von denen jeweils eine durch einen Compact-Disc-Player CD, einen digitalen Signalprozessor DSP, einen Leistungsverstärker AMP sowie eine sonstige beliebige Quelle MISC gebildet wird. Der CD-Player CD sowie der digitale Signalprozessor DSP liefern dabei digitale Audiosignale, während die Signale des Leistungsverstärkers AMP und die Signale der sonstigen Quelle MISC analog sind. Innerhalb der Eingangswahleinheit Φ . TJ TJ L0

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hend von einer Null-Position Drehungen des Kopfes registriert und diese an die Raumsimulationseinheit 3 zurückmeldet . Diese ändert daraufhin die Übertragungsfunktion in der Weise, wie dies einer entsprechenden Drehung des Kopfes im tatsächlichen Abhδrraum entsprechen würde.

Zusätzlich oder anstelle der Auralisierung über Kopfhörer und Zuhörer kann auch das subjektive Empfinden des Zuhörers simuliert werden, indem eine psychoakustische Auswerteeinrichtung 7, die der Raumsimulationseinheit 3 nachgeschaltet ist, das von dieser bereitgestellte Signal hinsichtlich mindestens einer psychoakustischen Messgröße auswertet.

Die Übertragungsfunktionen für die Lautsprechersimulations- einheiten 2 sowie der Lautsprechersimulationseinheit 3 werden entweder durch entsprechende Messeinrichtungen 8 bzw. 10 oder spezielle Berechnungseinheiten 9 bzw. 11 bereitgestellt und beispielsweise als Parameter oder als entsprechendes Mikroprogramm in die jeweiligen Einheiten geladen. Zweckmäßiger- weise sind die Messeinheiten 8 bzw. 10 sowie die Berechnungseinheiten 9 bzw. 11 mit den jeweiligen Simulationseinheiten, also den Lautsprechersimulationseinheiten 2 sowie der Raumsimulationseinheit 3 integriert.

Als Lautsprechersimulationseinheiten können beispielsweise sogenannte Lautsprecherverzerrungsanalysierer (Distortion Analyzer) , wie sie beispielsweise von der Klippel GmbH vertrieben werden, verwendet werden. Dabei kann mit einer einzigen Vorrichtung sowohl die messtechnische Bestimmung der nichtlinearen Eigenschaften eines gegebenen dynamischen Lautsprechers, als auch mittels einer Auralisierungsfunktion die Hörbarmachung der Verzerrungen, die aus diesen gemessenen Nichtlinearitäten resultieren, erfolgen. Als Steuergrößen können beispielsweise das Großsignalverhalten des zu simulie- renden Lautsprechers in die Lautsprechersimulationseinheit 2 und/oder die Raumantwort (einschließlich die Abstrahlcharakteristik des Lautsprechers) , die Gesamtraumantwort sowie die Richtcharakteristik der Mikrofonanordnung (zum Beispiel Kunstkopf) verwendet werden.

Die Bestimmung der nichtlinearen Eigenschaften kann folgen- dermaßen erfolgen. Zunächst wird ein Ausgangssignal zur Anregung des zu messenden Lautsprechers erzeugt, welches beispielsweise ein digital generiertes Rauschen ist. Mit diesem Signal wird der zu simulierende Lautsprecher betrieben und dazu bestimmte Größen am elektrischen Eingang des Lautspre- chers ausgewertet. So werden beispielsweise der Strom, der durch die Lautsprecherspule fließt, und die Spannung, die an der Lautsprecherspule anliegt, erfasst . Des Weiteren wird die Auslenkung der LautSprechermembran beispielsweise durch einen Laser-Abstandssensor bestimmt, dessen Signal ebenfalls in e- lektrischer Form vorliegt.

Aus diesen Eingangsgrößen werden dann bestimmte Kleinsignal- Parameter sowie bestimmte Großsignalparameter des Lautsprechers gemessen. Dabei werden bei den Großsignalparametern die gleichen Größen, die bei den Kleinsignalparametern angegeben sind, als Funktion der Auslenkung dargestellt. Weiterhin wird der Wirkungsgrad des Lautsprechers bestimmt, der darüber hinaus auch von der effektiven Membranfläche, der Kompression sowie von thermischen Parametern von Spule und Magnetsystem abhängig ist. Schließlich werden noch Kontrolldaten ermittelt, welche beispielsweise die Spitzenwerte der Auslenkung über die gesamte Messzeit, Strom, Spannung und Leistung über die Messzeit sowie die Spulentemperatur über die Messzeit beinhaltet .

Zur Messung selbst werden aus dem elektrischen Rauschsignal, welches an den Lautsprecherklemmen anliegt, und dem Signal vom Laser-Abstandssensor, welches die Information über die Membranbewegung enthält, die Informationen extrahiert, die zur Bestimmung der Lautsprechereigenschaften benötigt werden. Für die Ermittlung des Wirkungsgrades ist zudem noch die ef- fektive Membranfläche erforderlich, die beispielsweise manuell gemessen und eingegeben werden kann.

Das Rauschsignal wird dabei der vorzugsweise auch ansonsten verwendeten Endstufe zur Verstärkung zugeführt und von dieser das verstärkte Signal zur Messeinrichtung 8 weitergeleitet, die es dann schließlich zum Lautsprecher überträgt. Die Rückführung des verstärkten Signals zur Messeinrichtung 8 dient dazu, dass diese den Strom und die Spannung des Signals aus- werten kann, mit denen der Lautsprecher tatsächlich beaufschlagt ist.

Das Rauschsignal weist zu Beginn der Messung zunächst einen geringen Pegel auf, da die Kleinsignalparameter zu ermitteln sind. Zur Ermittlung der Großsignalparameter wird dann der Pegel des Rauschsignals stetig erhöht, bis eine vorgegebene Obergrenze erreicht wird.

Die primären Größen, aus denen sich die meisten übrigen Para- meter ableiten lassen, sind der Kraftfaktor über der Membranauslenkung AK, die Spuleninduktivität SI über der Membranaus- lenkung und die Steifigkeit SK der Aufhängung über der Memb- ranauslenkung .

Mit diesen drei Kennlinien lassen sich im Wesentlichen die Ursachen der nichtlinearen Verzerrungen, die durch Antrieb und Aufhängung bedingt sind, beschreiben. Zusammen mit den ebenfalls ermittelten Werten für Gleichstromwiderstand, mechanische Dämpfung und bewegter Masse lässt sich damit der Lautsprecher umfassend beschreiben. Ebenfalls erfasst werden können noch thermischer Widerstand und thermische Kapazität von Spule und Magnetsystem, womit erwärmungsbedingte Effekte beschrieben werden können.

Für die Auralisation wird ein Lautsprecher zunächst gemessen oder dessen Messdaten, die bereits früher ermittelt oder berechnet worden sind, werden aus der Datenbank beispielsweise L LO t t μ¹ μ>

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Zur Ermittlung der Koeffizientensätze in der Messeinheit 8 ist dort ein Schattenfilter 15 vorgesehen, das identisch zum Filter 12 aufgebaut ist. Anstelle des Schattenfilters 15 könnte also auch in gleicher Weise das Filter 12 selbst verwendet werden. Das Filter 15 sowie ein auszumessender Lautsprecher 16 werden dabei von einer Signalquelle 17 gleichermaßen angesteuert. Die Membranbewegung des Lautsprechers 16 wird dabei von einem Abstandssensor 18 (beispielsweise Laser- Abstandssensor) erfasst und einer Vergleichseinrichtung 19 zugeführt . Diese erhält darüber hinaus das AusgangsSignal der Signalquelle 17 und das Ausgangssignal des Filters 15. Ausgehend von dem Signal der Signalquelle 17 werden dann das Aus- gangssignal des Filters 15 sowie das vom Abstandssensor 18 bereitgestellte Signal miteinander verglichen und das Filter 15 abhängig λron diesem Vergleich derart eingestellt, dass die Unterschiede zwischen beiden Signalen minimiert werden. Von der Vergleichseinrichtung 19 wird beispielsweise der Kraft- faktor über der Membranauslenkung, die Spuleninduktivität ü- ber der Membranauslenkung, die Steifigkeit über der Membranauslenkung, die mechanische Dämpfung, thermischer Widerstand und thermische Kapazität von Spule und Magnetsystem ausgewertet. Die von der Vergleichseinrichtung 19 ermittelten Filterkoeffizienten können dann direkt an das Filter 12 weitergege- ben werden oder aber in dem Speicher 14 für eine spätere Verwendung abgelegt werden. Es können also entweder bereits die Koeffizienten an die Lautsprechersimulationseinheit 2 weitergegeben werden (Figur 3) oder aber Parameter, aus denen die Lautsprechersimulationseinheit 2 die Koeffizienten selbst be- rechnet (Figur 2) .

Neben dem in Fig. 2 beispielhaft gezeigten Aufbau einer Lautsprechersimulationseinheit in Verbindung mit einer Messeinheit 8 können auch andere Simulations- und Messeinheiten bzw. Teile davon, unverändert oder angepasst, verwendet werden, wie sie in anderem Zusammenhang beispielsweise in den amerikanischen Patentschriften US 5,815,585, US 5,694,476 und US 5,438,625, beschrieben sind. Bei entsprechender Anpassung können die darin genannten Testverfahren auch bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden. In dem Fall sind das a- daptive Filter und gegebenenfalls das zugehörige Schattenfil- ter entsprechend auszulegen. Der Inhalt der genannten Patentschriften wird somit durch Verweis darauf in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung miteinbezogen.

Als Raumsimulationseinheit 3 werden insbesondere sogenannte Binaural Room Scanning Prozessoren verwendet, wie sie beispielsweise von der Studer AG vorgestellt wurden. Die Simulationseinheit dient dazu, die akustischen Eigenschaften des Abhörraumes mit darin plazierten Normlautsprechern zu aurali- sieren.

Das Schallsignal, das bei einem gegebenen Abhörraum von einem oder mehreren gegebenen Lautsprechern an das Ohr eines Zuhörers gelangt, ist nicht nur von den Eigenschaften des Lautsprechers, sondern auch von den akustischen Eigenschaften der Umgebung beeinflusst. Der Schall gelangt dabei nicht nur auf direktem Wege zum Zuhörer, sondern zusätzlich über Reflexionen, wobei Beugungs- und Absorptionseffekte auftreten. Ebenso beeinflusst die Ausbildung -von Raummoden das Schallsignal am Ohr. Diese Effekte sind abhängig von den akustischen Eigen- Schäften des Raumes sowie von Position, Ausrichtung und

Richtcharakteristik von Schallquelle (Lautsprecher) und Empfänger (Zuhörer) .

Die klangliche Beurteilung eines Lautsprechers oder einer LautSprecheranordnung ist daher letztlich nur möglich, wenn diese in der räumlichen Umgebung und mit der Aufstellung vorgenommen wird, für die die LautSprecheranordnung vorgesehen ist . Steht dieser Raum mit den positionierten Lautsprechern nicht immer zur Verfügung, so kann es von Interesse sein, dessen akustische Übertragungseigenschaften zu auralisieren. Damit ist es möglich, ein Schallsignal beispielsweise über Kopfhörer (oder alternativ durch eine entsprechende Nahfeld- LautSprecheranordnung) so zu hören, wie man es in dem realen Raum tatsächlich hören würde.

Zum Bestimmen der Raumübertragungsfunktion wird ein breitban- diges Testsignal auf die zu messenden Lautsprecher gegeben und mit einem Kunstkopf aufgenommen. Mit Hilfe von beispielsweise digitalen Signalprozessoren wird das aufgenommene Testsignal mit dem ursprünglichen Testsignal verglichen und aus der Differenz die Übertragungsfunktion errechnet. Die resul- tierende Übertragungsfunktion ist dabei abhängig von Position, Ausrichtung, Richtcharakteristik und den elektroakusti- schen Eigenschaften des bzw. der Lautsprecher. Des Weiteren besteht eine Abhängigkeit von der Geometrie, den Reflexionseigenschaften und den Dämpfungseigenschaften des Raumes sowie von der Position, Ausrichtung und Richtcharakteristik des Empfängers .

Ist die jeweilige Übertragungsfunktion ermittelt, kann diese in ein beispielsweise digitales Filter implementiert werden und über das Filter beliebige Signale wiedergegeben werden.

Das so veränderte Signal kann dann beispielsweise über einen Kopfhörer ausgegeben werden. Das abgehörte Signal enthält dann zumindest die wesentlichen Informationen über den bestimmten Abhörraum.

Die Erfindung weiterbildend erfolgt die Ermittlung der Übertragungsfunktion nicht nur für eine einzige Ausrichtung des Kunstkopfes, sondern beispielsweise für alle horizontalen Ausrichtungen von beispielsweise +42° bis -42° in 6°- Abständen, um eine festgelegte 0° -Mittenposition. In diesem Fall ergeben sich für jeden der beiden Stereokanäle 15 einzelne Übertragungsfunktionen.

Die Wiedergabe erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel über Kopf- hδrer 5. Die gespeicherten Übertragungsfunktionen werden von der mit den Kopfhörern 5 verbundenen Positionsbestimungsein- richtung 6, beispielsweise einem Winkeldrehgeber, abgerufen, in Abhängigkeit von der momentanen horizontalen Ausrichtung des Kopfhörers 5. Um zu verhindern, dass bei Drehen des Kopfes Störungen durch plötzliches Umschalten zwischen den Winkelübertragungsfunktionen auftreten, wird die Übertragungs- funktion für die Winkel zwischen den aufgenommenen Übertragungsfunktionen interpoliert. Durch diese Vorgehensweise bleibt das über den Kopfhörer abgehörte Klangbild auch beim Drehen des Kopfes stabil an einer Stelle bestehen und dreht sich nicht mit, wie dies sonst bei Kopfhörerwiedergabe der Fall wäre. Zur Berücksichtigung vertikaler Bewegungen kann entsprechend vorgegangen werden.

In Fig. 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Raumsimulationseinheit 2 dargestellt. Diese besteht beispielswei- se aus zehn einzelnen Faltungseinheiten 20, die jeweils ein eingehendes Signal mit einem auf die Kopfposition bezogenen interpolierten binauralen Raumimpulsantwortpaar falten. Dabei wird beispielsweise von fünf einzelnen Signalquellenpositionen wie beispielsweise links, rechts, Mitte, linke Umgebung und rechte Umgebung ausgegangen. Jedes dieser eingehenden

Signale wird dann zwei einzelnen Faltungseinheiten 20 zugeführt, von denen ausgangsseitig das eine mit dem linken Kanal li und das andere mit dem rechten Kanal re des zur Ansteue- rung des Kopfhörers 5 vorgesehenen Ausgangs verschaltet sind. Die einzelnen Raumimpulsantworten werden durch eine Steuereinheit 21 bereitgestellt, die die beispielsweise von einem Kunstkopf unter den jeweiligen Bedingungen aufgenommenen Raumimpulsantworten in einer Datenbank speichert, die zwischen den gespeicherten Datenbasen liegenden Übertragungs- funktionen interpoliert und abhängig von einem Positionssignal der Positionsbestimmungseinheit 6 die entsprechenden Raumimpulsantworten bereitstellt und diese an die Faltungseinheiten 20 übersendet.

Mittels der eingehenden Signale Links, Rechts, Mitte, linke Umgebung und rechte Umgebung lässt sich zum einen die virtuelle Position der virtuellen Schallquellen im virtuellen Ab- 1 ra fi 1 1 1 1 . fi 44 1 P in ti Φ Φ -H P fi 0 -H Dl 1 4J Φ 1 Φ 1 1 P i Φ φ -H 4 ε 1 f fi Φ rö Φ -H fi -H CQ ti CQ J 1 fi fi rö P fi rö 44 f*. > TJ fi 33 fi 4 Φ ^•H P 4 ra =0 ra 1 fi H < φ 1 rö φ 1 1 rö X fi SH f. =0 P 0 ^•H TJ TJ fi r- CQ --rö 44 Φ Di Φ Dl ti TJ 4 iH 44 P Φ φ X 0 -H CQ fi TJ Φ -H P 43 S ^•H 33 P fi fi -H Φ Φ ti 0 P Φ 0 TJ o φ -H Φ -H 44 0 Φ rö P 4 ! P - 4 ti N 0 Φ H ti TJ =0 rö 0 CQ 44 o a. Tj S fi -H 4-> -H Q 4 Φ CQ -H rö N Φ P φ > 03 =0 0 44 fi P _^^ > -H fi ω fi Q. -H CQ fi ü CQ 4-> 44 φ 0 B 4 rö fi :⁽ti fi 4 r CQ ra Q -H 4 ε 43 φ Φ «.

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Zur Modellierung des Lautsprechers werden die wichtigsten Lautsprecherübertragungsfunktionen in ihrer Aussteuerungsabhängigkeit erfasst . Alternativ können diese auch berechnet werden. Ist die Übertragungsfunktion des Lautsprechers in die Lautsprechersimulationseinheit geladen, so verändert diese ein Tonsignal in gleicher Weise, wie es der originale Lautsprecher verändern würde. Sollen mehrere Lautsprecher gleichzeitig auralisiert werden, so wird eine entsprechende Anzahl von Lautsprechersimulationseinheiten benötigt.

Eine Auswahleinheit ermöglicht es, verschiedene Signalquellen an den Signaleingang des bzw. der Lautsprechersimulationseinheiten anzuschließen. Eine Besonderheit stellt dabei der Ein- gangsanschluss eines zur Ansteuerung des originalen Lautsprechers vorgesehenen Leistungsverstärkers dar. Dieser speziell ausgebildete Eingang soll dabei die Impedanz des modellierten Lautsprechers nachbilden. Daneben können aber auch beliebige digitale Signalquellen in verschiedenen Datenformaten sowie Analogsignalquellen angeschlossen werden.

Zur Modellierung der Raumübertragungsfunktion, welche die Strecke vom Lautsprecher zum Ohr beschreibt, sind pro Lautsprecher zwei Raumübertragungsfunktionen (linkes Ohr/rechtes Ohr) zu berücksichtigen. Die resultierende Raumübertragungs- funktion ist dabei abhängig von Position, Ausrichtung und Richtcharakteristik der Schallquelle, von Geometrie, Reflexionseigenschaften und Dämpfungseigenschaften des Raumes sowie von Position, Ausrichtung und Richtcharakteristik des Empfän- gers . Die sich daraus ergebende Übertragungsfunktion kann beispielsweise mittels einer speziellen Messeinheit gemessen werden, wobei man sich im Wesentlichen eines Kunstkopfes oder einer diesem ähnlichen Einrichtung bedient. Alternativ können diese Übertragungsfunktionen jedoch auch mit Simulationspro- grammen errechnet werden. Die Raumdatensätze werden dabei in die Raumsimulationseinheit in entsprechender Weise eingelesen. © © α. ω

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Auralisation eines gegebenen Lautsprechers in einem gegebenen Abhörraum bei beliebigen Eingangsig- nalen mit einer Lautsprechersimulationseinheit (2) , die eine erste Ubertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten des Lautsprechers (16) beschreibt, einer dieser nachgeschalteten Raumsimulationseinheit (3) , die eine erste Übertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten des gegebenen Abhörraumes beschreibt, und einer Darbietungseinheit (4, 5), die der Raumsimulations- einheit (3) nachgeschaltet ist und die ein akustisches Signal erzeugt, das dem Höreindruck des Lautsprechers- (16) in dem Abhörraum entspricht .

2. Anordnung zur Auralisation eines gegebenen Lautsprechers in einem gegebenen Abhörraum bei beliebigen Eingangsig- nalen mit einer Lautsprechersimulationseinheit (2) , die eine erste Übertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten des Lautsprechers (16) beschreibt, einer dieser nachgeschalteten Raumsimulationseinheit (3) , die eine zweite Ubertragungsfunktion aufweist, welche zumindest teilweise das Übertragungsverhalten eines gegebenen Abhörraumes beschreibt, und einer Auswerteeinheit (7) , die der Raumsimulationseinheit (3) nachgeschaltet ist und die das von der Raumsimulations- einheit (3) bereit gestellte Signal hinsichtlich mindestens einer psychoakustischen Messgröße auswertet und ein entsprechendes Messsignal ausgibt, wobei dieses Messsignal einem Messsignal entspricht, das bei Darbietung der Eingangssignale in dem Abhörraum auftritt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Darbietungseinrichtung einen Kopfhörer (5) und einen Verstärker (6) auf- weist, die derart entzerrt sind, dass das durch die Raumsimulationseinheit (3) erzeugte Signal im Kopfhörer (5) einen Höreindruck erzeugt, der dem durch den Lautsprecher (16) in dem Abhörraum hervorgerufenen Höreindruck entspricht.

4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der der Kopfhörer mit einer Positionsbestimmungseinheit (6) gekoppelt ist, welche dessen relative Position zu einer gegebenen Null-Position bestimmt und die abhängig von dieser Position das Übertragungs- verhalten der Raumsimulationseinheit (3) verändert derart, dass der dabei erzeugte Höreindruck dem Höreindruck in der entsprechenden Hörposition bei Darbietung über den Lautsprecher (16) in dem Abhörraum entspricht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Auswerteeinheit (7) zumindest die Lautheit und/oder die Rauhigkeit und/oder die Schärfe und/oder die Tonheit und/oder die Halligkeit als psychoakustische Messgrδße auswertet.

6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Lautsprechersimulationseinheit (2) zumindest die Antriebskraft (AK) und/oder die Steifigkeit (SK) der Membranaufhängung und/oder die Schwingspuleninduktivität (SI) nachbildet .

7. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der mehrere Lautsprechersimulationseinheiten (2) vorgesehen sind, die eingangsseitig einander parallel geschaltet sind und deren AusgangsSignale additiv miteinander verknüpft werden, wo- bei jede Lautsprechersimulationseinheit einen Lautsprecher eines Lautsprechersystems nachbildet.

8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Lautsprechersimulationseinheiten (2) mindestens zu zwei Gruppen zusammenge- fasst und jeweils innerhalb einer Gruppe miteinander additiv verknüpft sind.

9. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Lautsprechersimulationseinheit (2) eine Eingangswahleinheit (1) vorgeschaltet ist, an die verschiedene Signalquellen

(CD, DSP, AMP, MISC) anschließbar und diese auf die Lautspre- chersimulationseinheit (2) aufschaltbar sind.

10. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der als Signalquelle eine zur Ansteuerung des jeweiligen Lautsprechers vorgesehene Endstufe (AMP) vorgesehen ist, wo- bei die Endstufe mit Impedanzen abgeschlossen wird, deren Verhalten jeweils über den gesamten Aussteuerbereich im wesentlichen gleich dem der Impedanz des Lautsprechers (16) ist .

11. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die erste Ubertragungsfunktion aus LautSprecherparametern abgeleitet ist, die durch Berechnung und/oder Messung ermittelt worden sind.

12. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die zweite Übertragungsfunktion aus Raumparametern abgeleitet ist, die durch Berechnung und/oder Messung ermittelt worden sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, bei der auch LautSprecherparameter vorgesehen sind, aus denen die Richtcharakteristik des jeweiligen Lautsprechers (16) ermittelbar ist, wobei diese Parameter der Raumsimulationseinheit (3) zugeführt werden und diese die zweite Übertragungsfunktion beeinflus- sen.