EP2737726A1 - Verfahren zur verarbeitung eines audiosignals, audiowiedergabesystem und verarbeitungseinheit zur bearbeitung von audiosignalen - Google Patents

Verfahren zur verarbeitung eines audiosignals, audiowiedergabesystem und verarbeitungseinheit zur bearbeitung von audiosignalen

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Publication number
EP2737726A1
EP2737726A1 EP12746056.6A EP12746056A EP2737726A1 EP 2737726 A1 EP2737726 A1 EP 2737726A1 EP 12746056 A EP12746056 A EP 12746056A EP 2737726 A1 EP2737726 A1 EP 2737726A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
audio signal
channels
processing
surround
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12746056.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Roth
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2737726A1 publication Critical patent/EP2737726A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H04S3/004—For headphones

Definitions

  • the invention relates to a method for processing audio signals, an audio reproduction system having at least two spatially-spaced loudspeakers, and a processing unit for processing audio signals.
  • Part of the spatial sensory perception consists in the spatial acoustic perception, the spatial hearing.
  • the position of a sound source in the environment is determined on the basis of the binaural (binaural) differences of the sound pressure on the one hand and the binaural time differences on the other hand. If a listener does not detect a transit time difference between a signal or noise perceived on the right and left ear, ie if the corresponding sound event simultaneously hits both ears of the person, then the sound source is perceived as lying ahead, ie in the direction of view. For example, in the case of sound signals incident obliquely from the front, that part of the signal which is perceived by the ear facing away from the sound source must run around a part of the head circumference before the signal is perceived at this ear.
  • the explained psychoacoustic phenomena take advantage of multi-channel sound systems.
  • the oldest and best-known multi-channel sound system is the stereophonic, which comes with two speakers.
  • a further development is the Quadrophonie, which works with four speakers.
  • This technically insignificant technology is an important predecessor technology for today's surround sound systems, such as the well-known 5.1 or 7.1 surround systems.
  • FIG. 1 shows by way of example a schematic loudspeaker arrangement 3 of a 5.1 surround system.
  • This includes in addition to a right and a left main speaker R, L arranged in the direction of the listener H center speaker C and a right and a left, arranged in the back of the handset H, surround speakers RS, LS.
  • the right and left main speakers R, L are arranged at an angle of + 30 ° and - 30 ° to a center axis A.
  • the surround speakers RS, LS are arranged at an angle between + 100 ° and + 120 ° or - 100 ° and - 120 ° with respect to the center axis A.
  • the loudspeakers R, C, L, RS, LS of the surround system are provided with separate, i. controlled different signals or channels.
  • a spatial sound field can be generated by running time and intensity differences between the individual channels.
  • the latter perceives a phantom sound source.
  • This virtual sound source perceives the listener H lying between the actually radiating speakers.
  • such a phantom sound source can be located at any position within a panorama plane spanned by the loudspeakers R, C, L, RS, LS.
  • stereo rendering eg, via headphones
  • audio source having a plurality of surround channels may encounter problems in reduction to two stereo channels, so-called "downmixing.”
  • a solution proposed by US 2010/0166238 A1 follows The first step is to first frequency filter the individual channels of the surround signal, which is derived from the head-related transfer function (HRTF), and then delay and mix each channel of the surround signal. Channels, a stereo signal is obtained which has a virtual surround sound.
  • HRTF head-related transfer function
  • the individual channels of the surround signal are played back via separate speakers.
  • the surround sound experience resulting from the binaural propagation time and intensity differences is optimally ensured within the so-called "sweet spot.”
  • the listener H shown in FIG. 1 is in an optimal position within this "sweet spot", which however is quite small.
  • the spatial sound experience is sometimes unstable with respect to head movements of the listener H. Even the smallest head movements lead to localization problems and distortions of sound, since the propagation times and intensities of the individual signals reproduced by the loudspeakers R, C, L, RS, LS change to the ears of the listener H. It can cause so-called comb filter effects.
  • a signal with a time-delayed copy of the same is additively superimposed, a comb-filtered signal is produced. Erasures of individual frequencies or frequency groups take place. Even small head turns as well as back and forth movements of the head lead to a significant instability with respect to the localization of the phantom sound source. In particular, phantom sound sources on the side seem to "jump" forward and backward even with slight head movements, because the perceived runtime and level differences change considerably, and this irritating effect ensures that lateral sources are perceived as less stable and rather fleeting.
  • the object of the invention is to specify a method for processing an audio signal, an audio reproduction system and a processing unit for processing audio signals, which is improved over the problems known in the prior art.
  • a method for processing an audio signal comprises at least a first and a second channel.
  • the first channel can be delayed by a predetermined delay factor.
  • a volume level of the first channel can be attenuated by a predetermined attenuation factor. This attenuated and time-delayed first channel may be mixed with the second channel to provide a second channel of the audio signal for reproduction.
  • channel refers to the audio signal of the channel in question, which is attenuated and time-delayed and added to the audio signal of another channel, but for reasons of easier readability, only one channel will be discussed below
  • attenuated and time-delayed refer to the signal of the corresponding channel in its original form intended to be reproduced, ie this signal is attenuated and time-delayed relative to its original form the method is applied to audio signals intended to be reproduced in a multi-channel audio reproduction system, eg, a surround system, but in a minimum configuration it is sufficient if only two spatially spaced speakers of one such Multichannel system considered and changed according to the features mentioned.
  • the concept is not limited to audio reproduction systems whose loudspeakers are arranged in a two-dimensional panorama plane. It can be extended in the same way to audio playback systems, which may include additional speakers, which are arranged at a distance from the panoramic plane. These additional loudspeakers can span further reproduction planes which are to be treated in the same way as the horizontal panorama plane with respect to the mentioned features of the method. The same applies to vertical planes in such a three-dimensional audio system.
  • the rejections of sound signals occurring in real spaces e.g. on walls or ceiling, which are typically time delayed and attenuated with respect to the original form of the signal, are at least partially replicated.
  • the method is not limited to real sound sources in real rooms. It works equally well for synthetic or virtual sound sources.
  • the method advantageously effects a spatial and localization stabilization of punctiform and three-dimensional phantom sound sources.
  • These phantom sound sources may be in a stationary state or in a moved state.
  • the sources are in the case of speaker playback by the method significantly less sensitive to head movements and changes in the listening point, in other words, the "sweet spot" can be increased.
  • the method can be used at any time in the production process or even at the end user and regardless of the recording, playback method and medium used (such as CD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, BlueRay, etc.). It is also possible to divide the individual process steps and perform separated at different points of the production process or at the end user.
  • the method may e.g. be realized by appropriate Mikrophonticianstechniken, hardware and / or software or by room acoustics.
  • a implementation implemented in hardware and / or software is particularly suitable.
  • the method can be performed by an audio playback system; In turn, it offers a hardware and / or software implementation.
  • the method according to aspects of the invention may be used for improved localization, particularly of moving sources.
  • the audio signal may comprise a multiplicity of channels. These are preferred for playback via a
  • This may be one for quadrophony or its successor techniques, e.g. Surround 5.1 or 7.1, dts, etc., act appropriate speaker arrangement.
  • a first and a second channel of the audio signal can be mixed.
  • Speaker assembly may be provided, the each other with respect to a
  • the audio signal comprises at least four audio channels for reproduction via loudspeakers of this loudspeaker arrangement.
  • a loudspeaker of this loudspeaker arrangement can be provided in a quadrant of a coordinate system, which is formed by a first mirror axis, which is oriented in the direction of a center axis, and by a second mirror axis oriented transversely thereto.
  • the first and the second channel may be provided for those speakers which are in are provided with respect to the first or second mirror axis adjacent quadrant.
  • an improved stability of the localization can be achieved, in particular in the lateral area.
  • This improved so-called lateral stability can e.g. can be achieved by mirroring the channels present in such an audio reproduction system at the center axis as a first mirror axis and mixing them with the channels of the loudspeakers opposite the center axis.
  • Another option is to mix the channels of the front main speakers with those of the surround back speakers.
  • the signals are mirrored on a second mirror axis.
  • a mirror "back to front” possible, i. the channels of the surround speakers are mixed with those of the main speakers.
  • the audio signal preferably comprises at least two pairs of stereo channels, which in pairs yield a first and a second stereo image.
  • a first and a second channel of the first stereo image can each be time-delayed by a predetermined delay factor and the volume level of the first and second channel of the first stereo image can each be attenuated by a predetermined attenuation factor.
  • These attenuated and time-delayed stereo channels of the first stereo image may be mixed with the corresponding first and second stereo channels of the second stereo image to provide a stereo image intended for display.
  • the speaker assembly comprises at least right and left main speakers and right and left surround speakers disposed on the right and left of a center axis
  • the channels of the main and surround speakers arranged on one side of the center axis may be included the channels of the main and surround speakers facing away from the center axis.
  • the stereo image of the right main and surround speakers can be mixed with the stereo image of the left main and surround speakers.
  • the originally intended for the right side stereo image is weakened and delayed, so now from the left Loudspeakers both the channels provided for these as well as the attenuated and time-delayed right channels can be played.
  • the channels of the main loudspeakers can be mixed with the channels of the surround loudspeakers located on the same side of the center axis. This creates a reflection of the front stereo image to the rear (ie to the surround speakers) and vice versa.
  • the monosum of individual loudspeakers which have a common correlation eg form a common stereo plane, can also be mirrored.
  • a monosum may be formed from the first and the second stereo channels of one of the two stereo images. This monosum can be delayed by a predetermined delay factor.
  • the volume level of the mono sum can be attenuated by a predetermined attenuation factor. This attenuated and time-delayed monosum may be mixed into the first and / or second stereo channels of the second channel to provide a second channel for reproduction.
  • the audio signal comprising at least four audio channels for reproduction via loudspeakers of this loudspeaker arrangement can be correspondingly mixed.
  • the monosum of the channels of the main speakers can be mixed with one or both channels of the surround speakers.
  • the mono sum of the channels of a main loudspeaker located on a first side of the center axis and a surround loudspeaker located on the same side of the center axis can be mixed with one or both of the main and surround loudspeakers facing each other with respect to the center axis.
  • the mono sum can be mirrored sideways, ie "from right to left” or vice versa, as well as from “front to back” and vice versa.
  • the delay is preferably between 1, 5 ms and 20 ms.
  • Further delay values may preferably be between 8 ms and 10 ms.
  • a delay of 10 ms can be selected.
  • the attenuation of the signal may be between -3 dB and -12 dB, preferably between -6 dB and -9 dB, but also exactly -6 dB or -9 dB.
  • the stated values can also be adapted to the hearing situation.
  • the size of the space used for the reproduction and the desired size of the "sweet-spot" may play a role, for example the choice of delay and attenuation used in a movie theater will be different than for an individually used audio system
  • the speaker setting used which takes into account, for example, the distance of the loudspeakers to the listener, the type of arrangement of the loudspeakers and the distance between the loudspeakers, can be taken into account in the choice of the delay and attenuation used.
  • an audio playback system having at least two spaced apart loudspeakers and a processing unit for processing an audio signal.
  • the audio signal comprises at least a first and a second channel, which are provided for reproduction via different of the spatially-spaced loudspeakers.
  • the processing unit may be configured to time-delay the first channel by a predetermined delay factor and to attenuate a volume level of the first channel by a predetermined attenuation factor. This attenuated and time-delayed first channel may be mixed with the second channel to provide a second channel of the audio signal for reproduction.
  • a processing unit for processing audio signals comprises an input for receiving an audio signal having at least two channels and a unit for processing the audio signal.
  • This unit can be implemented by both hardware and software. It is preferably designed to time-delay the first channel by a predetermined delay factor and to attenuate a volume level of the first channel by a predetermined attenuation factor. This attenuated and time-delayed first channel can be added to the second channel in order to provide at an output of the processing unit a second channel of the audio signal intended for reproduction.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the loudspeaker arrangement of a 5.1 surround system, according to the prior art
  • FIG. 2 to 5 show the mixing and coupling of individual channels, as is done in an audio system according to various embodiments
  • FIG. FIG. 6 shows a 3D loudspeaker arrangement of an audio system according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 7 is a schematic view of an audio playback system according to one embodiment.
  • a right and a left main speaker R, L are arranged at an angle of + 30 ° and -30 °, respectively, with respect to a center axis A.
  • the system may include a center speaker C, which may be supplemented by a subwoofer.
  • a right and left surround speakers RS, LS which are arranged at an angle between + 100 ° and + 120 ° or - 100 ° and - 120 ° with respect to the center axis A.
  • the handset H is located in the center of the loudspeaker arrangement 3, where the "sweet spot" lies, in which a spatial listening experience can be optimally perceived shown speaker assembly 3 may be part of an audio playback system 2, as shown in FIG. 7 is shown; its operation will be described with reference to the following FIG. 2 to 5 explained.
  • the channel of the right main speaker R delayed and attenuated on the left main speaker L is placed.
  • both the channel intended for it e.g., the left stereo channel
  • the attenuated and delayed stereo channel of the right main speaker R can be reproduced.
  • the right surround RS speaker whose signal is attenuated and delayed with the left surround loudspeaker LS.
  • the channels of the main or surround speakers R, L, RS, LS at the center axis A which corresponds to a first mirror axis SA, are mirrored taking into account the attenuation and time delay.
  • the attenuation factor AT by which the channel of the right main loudspeaker R or the channel of the right surround loudspeaker RS is attenuated, is for example -9 dB.
  • the time delay with which the channel of the right main loudspeaker R or the channel of the right surround loudspeaker RS is placed on the loudspeakers opposite to the center axis A, namely the left main loudspeaker L and the left surround loudspeaker LS, respectively is determined by a delay factor D, the example May be 10 ms.
  • the stereo images STR, STL are each indicated by a connecting line between the main and surround speakers R-RS, L-LS.
  • the channel of the left main loudspeaker L can also be reversed to the channel of the right main loudspeaker R and the channel of the left surround loudspeaker LS to the channel of the right surround loudspeaker.
  • Speaker RS be admixed. These channels are attenuated by the attenuation factor L and delayed by the delay factor D.
  • the audio reproduction system 2 has an enlarged sweet-spot compared with known systems, so that the spatial sound reproduction or the spatial sound impression becomes more tolerant to a forward and backward movement and to a rotation of the head of the earphone H. Stabilized so that phantom sound sources, which are in the range of + 90 ° or - 90 °, can be localized better and unwanted and irritating "jumping" of these phantom sound sources can be prevented.
  • the attenuation of the channels is preferably chosen so large that the audio signals of the mirrored channels are not consciously perceived in the mixed signal. In other words, the listener H consciously takes e.g.
  • the delay and attenuation values D, AT are preferably selected such that the respective projected, i. in FIG. 1 at the first mirror axis SA1 mirrored, attenuated and delayed audio signal is not consciously perceived at least in the sweet spot. In combination with the selected time delay, this creates an acoustic impression that comes very close to the listening experience in real rooms - in which acoustic reflections always occur.
  • the channel of the right and that of the left main speaker R, L attenuated and time-delayed with the respective channel of the right and left surround speakers RS, LS mixed. If both the channel of the right and the channel of the left main speaker R, L mirrored at the second mirror axis SA2 and the channels of the surround speakers RS, LS mixed, in other words, the front stereo image STV mirrored to the rear and the rear stereo image STH of the surround speakers RS, LS added.
  • the front and rear stereo image STV, STH are through Connecting lines between the main speakers RL and the surround speakers RS-LS indicated.
  • the channels of the front main speakers R, L can be mixed with the channels of the surround back speakers RS, LS, of course, and vice versa, if necessary, the channels of the surround back speakers RS, LS those of the front Main speakers R, L are mixed. If this is done for the right as well as for the left channel, then the rear stereo image STH is mirrored at the second mirror axis SA2 as well as the front one and mixed with the front stereo image STV - time delayed and attenuated.
  • the values for the delay D and the attenuation AT at which the channels are mirrored at the first and second mirror axes SA1 and SA2, respectively, may be the same or different.
  • the delay values D are preferably between 1.5 ms and 20 ms. Further preferred limits for the delay D are 8 ms and 15 ms and 8 ms and 10 ms. In addition, the delay D may preferably be 10 ms.
  • the attenuation factor AT may preferably be between -3 dB and -12 dB. A further preferred interval is between -6 dB and -9 dB. In addition, the attenuation factor AT may preferably be -6 dB or -9 dB.
  • the values for the delay D and the attenuation AT are to be adapted to the loudspeaker arrangement 3 used, wherein in particular the distance of the loudspeakers R, L, RS, LS to the listener H has to be considered.
  • the corresponding stereo image STL, STR, STV or STH can be mirrored at the corresponding mirror axis SA1 or SA2.
  • a monosum formed from two channels of the audio signal can also be attenuated and mirrored with a time delay at one of the mirror axes SA1 or SA2. Corresponding embodiments will be described with reference to FIG. 4 and 5 explained.
  • a right mono sum MR is formed from the channel of the right main speaker R and the right surround speaker RS. This is attenuated by a damping factor AT and delayed by a delay factor D.
  • the resulting signal can, as indicated by corresponding arrows, the channel of the left main speaker L and / or the left surround loudspeaker LS. The same applies to the channels of the left main loudspeaker L and the left surround loudspeaker LS.
  • the formed left mono sum ML can be attenuated and added to the channel of the right main loudspeaker R and / or the channel of the right surround loudspeaker RS with time delay.
  • LS both the channel provided for this loudspeaker and the monosum of the center axis A which corresponds to the first mirror axis SA1 can be selected, opposite main and surround speakers L and LS or R and RS.
  • the attenuation or delay factors AT, D used are again preferably in the abovementioned ranges.
  • the values used can again correspond to those of the exemplary embodiments in FIGS. 2 and 3 correspond or deviate from these.
  • FIG. 4 illustrated audio playback system 2 a significant stabilization of the page localization can be achieved.
  • the monosum is also mirrored on the second mirror axis SP2. This will be explained with reference to FIG 5.
  • L From the channels of the right and left main speakers R, L a front mono sum MV is formed. This is attenuated by a damping factor AT and delayed by a delay factor D.
  • the resulting signal can, as indicated by corresponding arrows, be added to the channel of the rear left and / or right surround speakers LS and RS.
  • the rear mono sum MH formed from these channels can be attenuated and added to the channel of the right and / or left main loudspeakers R and L with a time delay.
  • both the channel provided for this speaker and the mirrored with respect to the second mirror axis SA2 monosum of the opposite main and Surround speakers L and R or LS and RS.
  • the aforementioned embodiments relate to surround systems, which for spatial acoustic reproduction in a 2D panorama plane are suitable.
  • the audio reproduction system 2 according to embodiments of the invention can be easily extended to 3D surround systems while maintaining the same rules for the coupling of at least two channels.
  • a corresponding loudspeaker arrangement 3 is shown in a simplified perspective view in FIG. 6 shown.
  • this loudspeaker arrangement 3 are - spatially considered - above (possibly also below, not shown) of the main and surround speakers R, L, RS, LS more main or surround speakers R *, L *, RS * , LS *.
  • the listening experience in this case extends to the third dimension.
  • the phantom sound source P is above the relevant level.
  • the method explained above with reference to various embodiments can now be used not only in the e.g. be performed on the head height of the listener lying panoramic level. It may equally well be located in a further plane above or below this panorama plane, e.g. in the upper layer defined by the main and surround speakers R *, L *, RS *, LS *.
  • an improved 3D surround sound impression can be achieved.
  • multiple levels can be considered. If the method according to aspects of the invention is performed instead of in a multi-level, e.g. instead of a horizontal or vertical stereo image, an image of the phantom sound source P (as indicated by a corresponding arrow) is attenuated and mirrored with a time delay onto the opposite side.
  • FIG. 7 shows a simplified schematic view of an audio playback system 2 according to one embodiment.
  • a main unit 4 eg a CD or DVD player, may be suitable for generating an audio signal comprising a plurality of channels.
  • the channels are amplified by a suitable output stage and coupled into the loudspeakers R, L, RS, LS connected to the main unit 4.
  • the main unit 4 also comprises a processing unit 6, which may be designed to time delay and attenuate at least one channel of the audio signal generated by the main unit 4 to mix with another channel, so that the mixture or coupling of the audio channels described with reference to the previous figures can be achieved.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals, Audiowiedergabesystem und Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen. Das Audiosignal umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Kanal, wobei der erste Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitverzögert und ein Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abgeschwächt wird. Dieser abgeschwächte und zeitverzögerte erste Kanal wird dem zweiten Kanal beigemischt, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen.

Description

Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals, Audiowiedergabesystem und Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Audiosignalen, ein Audiowiedergabesystem mit zumindest zwei räumlich beabstandeten Lautsprechern sowie eine Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen.
Ein Teil der räumlichen Sinneswahrnehmung besteht in der räumlichen akustischen Wahrnehmung, dem räumlichen Hören. Die Lage einer Schallquelle in der Umwelt wird anhand der binauralen (beidohrigen) Differenzen des Schall- druckes zum einen und der binauralen Zeitdifferenzen zum anderen ermittelt. Stellt ein Hörer keinen Laufzeitunterschied zwischen einem auf dem rechten und linken Ohr wahrgenommenen Signal oder Geräusch fest, trifft also das entsprechende Schallereignis gleichzeitig an beiden Ohren der Person an, so wird die Schallquelle als vorausliegend, d.h. in Blickrichtung, wahrgenommen. Bei beispielsweise von schräg vorn einfallenden Schallsignalen muss derjenige Teil des Signals, welcher von dem der Schallquelle abgewandten Ohr wahrgenommen wird, um einen Teil des Kopfumfanges herumlaufen, bevor das Signal an diesem Ohr wahrgenommen wird. So ergibt sich u.a. ein Laufzeitunterschied zwischen dem der Schallquelle zugewandten und dem der Schallquelle abgewandten Ohr. Neben einer binauralen Zeitdifferenz liegt in den meisten Fällen zusätzlich eine binaurale Intensitätsdifferenz vor. Es herrscht also eine Differenz zwischen dem von dem einen Ohr wahrgenommenen Schalldruckpegel und dem von dem gegenüberliegenden Ohr wahrgenommenen Schalldruckpegel. Anhand dieser binauralen Intensitäts- und Zeitdifferenzen ist es möglich, die Lage einer Schallquelle im Raum zu erfassen. Die Lokalisationsschärfe ist dabei in Blickrichtung hoch und nimmt in Richtung der Seiten ab. Mit anderen Worten ist es einfacher, eine in Blickrichtung liegende Schallquelle als eine seitlich vorhandene Schallquelle - rein akustisch - zu orten.
Die erläuterten psychoakustischen Phänomene machen sich Mehrkanaltonsysteme zunutze. Das älteste und bekannteste Mehrkanaltonsystem ist die Stereophonie, welche mit zwei Lautsprechern auskommt. Eine Weiterentwicklung stellt die Quadrophonie dar, welche mit vier Lautsprechern arbeitet. Diese in der Praxis unbedeutende Technik ist eine wichtige Vorgängertechnologie für heutige Raumklangsysteme, wie die bekannten 5.1 oder 7.1 Surroundsysteme.
FIG. 1 zeigt beispielhaft eine schematische Lautsprecheranordnung 3 eines 5.1 Surroundsystems. Diese umfasst neben einem rechten und einem linken Haupt- Lautsprecher R, L einen in Blickrichtung des Hörers H angeordneten Center- Lautsprecher C sowie einen rechten und einen linken, im Rücken des Hörers H angeordneten, Surround-Lautsprecher RS, LS. Bevorzugt werden der rechte und linke Haupt-Lautsprecher R, L in einem Winkel von + 30° bzw. - 30° zu einer Centerachse A angeordnet. Die Surround-Lautsprecher RS, LS werden in einem Winkel zwischen + 100° und + 120° bzw. - 100° und - 120° bezüglich der Centerachse A angeordnet. Die Lautsprecher R, C, L, RS, LS des Surroundsystems werden mit separaten, d.h. unterschiedlichen Signalen bzw. Kanälen angesteuert. So kann durch Laufzeit- und Intensitätsunterschiede zwischen den einzelnen Kanälen ein räumliches Klangfeld erzeugt werden. In Abhängigkeit von den vom Hörer H wahrgenommenen binauralen Laufzeit- und Intensitätsdifferenzen nimmt dieser eine Phantomschallquelle wahr. Diese virtuelle Schallquelle nimmt der Hörer H als zwischen den eigentlich abstrahlenden Lautsprechern liegend wahr. Grundsätzlich kann eine solche Phantomschallquelle an einer beliebigen Position innerhalb einer von den Lautsprechern R, C, L, RS, LS aufgespannten Panoramaebene liegen.
Bei der Stereowidergabe (z.B. über Kopfhörer) einer Audioquelle, die eine Vielzahl von Surround-Kanälen aufweist, können jedoch Probleme bei der Reduktion auf zwei Stereokanäle, dem sog.„Downmixing", auftreten. Eine von der US 2010/0166238 A1 vorgeschlagene Lösung verfolgt den Ansatz, die einzelnen Kanäle des Surroundsignals zunächst einer Frequenzfilterung zu unterziehen, die sich aus der kopfbezogenen Übertragungsfunktion (engl, head-related transfer function, HRTF) ableitet. Anschließend werden die einzelnen Kanäle des Surroundsignals zeitverzögert und gemischt. Aus dieser Mischung der Surround- Kanäle wird ein Stereosignal gewonnen, welches einen virtuellen Surround-Klang aufweist.
In einem echten Raumklangaudiosystem, wie es FIG. 1 zeigt, werden die einzelnen Kanäle des Surround-Signals jedoch über separate Lautsprecher wiedergegeben. Das durch die binauralen Laufzeit- und Intensitätsdifferenzen entstehende Raumklangerlebnis ist innerhalb des sog. „sweet-spot" optimal gewährleistet. Der gezeigte Hörer H befindet sich in FIG. 1 in optimaler Position innerhalb dieses „sweet-spots", welcher jedoch recht klein ist. Das Raumklangerlebnis ist mitunter instabil gegenüber Kopfbewegungen des Hörers H. Selbst kleinste Kopfbewegungen führen zu Lokalisationsproblemen und Klangverfälschungen, da sich die Laufzeiten und Intensitäten der einzelnen von den Lautsprechern R, C, L, RS, LS wiedergegebenen Signale zu den Ohren des Hörers H verändern. Es können sogenannte Kammfiltereffekte entstehen. Wird ein Signal mit einer zeitverzögerten Kopie desselben additiv überlagert, entsteht ein kammgefiltertes Signal. Es finden Auslöschungen einzelner Frequenzen bzw. Frequenzgruppen statt. Auch führen bereits kleine Kopfdrehungen sowie Vor- und Zurückbewegungen des Kopfes zu einer deutlichen Instabilität bezüglich der Lokalisierung der Phantomschallquelle. Insbesondere an der Seite vorhandene Phantomschallquellen scheinen schon bei leichten Kopfbewegungen nach vorn und hinten zu „springen", weil sich die wahrgenommenen Laufzeit- und Pegeldifferenzen stark ändern. Dieser irritierend wirkende Effekt sorgt dafür, dass seitliche Quellen als wenig stabil und eher flüchtig wahrgenommen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals, ein Audiowiedergabesystem sowie eine Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen anzugeben, welches/welche gegenüber den im Stand der Technik bekannten Problemen verbessert ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals angegeben. Das Audiosignal umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Kanal. Verfahrensgemäß kann der erste Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitverzögert werden. Außerdem kann ein Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abgeschwächt werden. Dieser abgeschwächte und zeitverzögerte erste Kanal kann dem zweiten Kanal beigemischt werden, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen. Im Kontext dieser Beschreibung ist mit dem Begriff „Kanal" strenggenommen stets das Audiosignal des betreffenden Kanals gemeint. Dieses wird abgeschwächt und zeitverzögert und dem Audiosignal eines weiteren Kanals beigemischt. Aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit soll jedoch im Folgenden lediglich von einem Kanal gesprochen werden, der abgeschwächt, zeitverzögert und mit einem weiteren Kanal gemischt wird. Die Begriffe „abgeschwächt" und „zeitverzögert" beziehen sich auf das Signal des entsprechenden Kanals in seiner ursprünglich zur Wiedergabe vorgesehenen Form. Dieses Signal wird also gegenüber seiner ursprünglichen Form abgeschwächt und zeitverzögert. Bevorzugt wird das Verfahren auf Audiosignale angewandt, welche zur Wiedergabe in einem Mehrkanal- bzw. Raumklangaudiowiedergabesystem, z.B. einem Surroundsystem, vorgesehen sind. In einer minimalen Konfiguration ist es jedoch ausreichend, wenn lediglich zwei räumlich voneinander beabstandete Lautsprecher eines solchen Mehrkanalsystems betrachtet und entsprechend den genannten Merkmalen verändert werden. Dabei ist das Konzept nicht auf Audiowiedergabesysteme beschränkt, deren Lautsprecher in einer zweidimensionalen Panoramaebene angeordnet sind. Es kann in gleicher Weise auf Audiowiedergabesysteme erweitert werden, welche ggf. zusätzliche Lautsprecher umfassen, die von der Panoramaebene beabstandet angeordnet sind. Diese zusätzlichen Lautsprecher können weitere Wiedergabeebenen aufspannen, die bezüglich der genannten Merkmale des Verfahrens in gleicher Weise wie die horizontale Panoramaebene zu behandeln sind. Gleiches gilt für senkrecht stehende Ebenen in einem solchen dreidimensionalen Audiosystem.
Mit Hilfe des genannten Verfahrens können u.a. die in realen Räumen auftretenden Rejektionen von Schallsignalen, z.B. an Wänden oder der Decke, die typischerweise gegenüber der ursprünglichen Form des Signals zeitverzögert und abgeschwächt sind, zumindest teilweise nachgebildet werden. Durch diese Maßnahmen kann ein verbessertes Raumklangerlebnis erreicht werden. Dabei ist das Verfahren nicht auf reale Schallquellen in realen Räumen beschränkt. Es funktioniert gleichermaßen auch für synthetische bzw. virtuelle Schallquellen.
Das Verfahren bewirkt vorteilhaft eine Raum- und Lokalisationsstabilisierung von punktförmigen und dreidimensionalen Phantomschallquellen. Diese Phantomschallquellen können sich in ruhendem wie in bewegtem Zustand befinden. Die Quellen werden im Falle einer Lautsprecherwiedergabe durch das Verfahren deutlich unempfindlicher gegenüber Kopfbewegungen und Veränderungen des Abhörpunktes, Mit anderen Worten kann der„sweet-spot" vergrößert werden.
Das Verfahren kann grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt im Produktionsprozess oder auch beim Endverbraucher und unabhängig vom verwendeten Aufnahme, Wiedergabeverfahren und Medium (wie z.B. CD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, BlueRay etc.) angewandt werden. Es ist ebenso möglich, die einzelnen Verfahrensschritte aufzuteilen und separiert an verschiedenen Stellen des Produktionsprozesses bzw. beim Endverbraucher durchzuführen. Bei der Aufnahme kann das Verfahren z.B. durch entsprechende Mikrophonierungstechniken, Hard- und/oder Software oder durch raumakustische Maßnahmen realisiert werden. Während des Postproduktionsprozesses oder während des Masteringprozesses bietet sich insbesondere eine Hard- und/oder Software implementierte Durchführung an. Ebenso beim Endverbraucher, hier kann das Verfahren von einem Audiowiedergabesystem durchgeführt werden; es bietet sich wiederum eine Hard- und/oder Softwareimplementierung an. Auch bei Surround-Kopfhörerverfahren kann das Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung zu einer verbesserten Lokalisation, insbesondere von bewegten Quellen, eingesetzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann das Audiosignal eine Vielzahl von Kanälen umfassen. Diese sind bevorzugt zur Wiedergabe über eine
Lautsprecheranordnung zur räumlichen Wiedergabe des Audiosignals vorgesehen.
Dabei kann es sich um eine für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken, z.B. Surround 5.1 oder 7.1 , dts, etc., geeignete Lautsprecheranordnung handeln.
Ein erster und ein zweiter Kanal des Audiosignals können gemischt werden. Dabei können der erste und der zweite Kanal für solche Lautsprecher der
Lautsprecheranordnung vorgesehen sein, die einander bezüglich einer
Spiegelachse der Lautsprecheranordnung gegenüberliegen.
Bezogen auf eine für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeignete Lautsprecheranordnung bedeutet dies, dass das Audiosignal zumindest vier Audiokanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher dieser Lautsprecheranordnung umfasst. Jeweils ein Lautsprecher dieser Lautsprecheranordnung kann in einem Quadranten eines Koordinatensystems vorgesehen sein, welches durch eine erste Spiegelachse, die in Richtung einer Centerachse orientiert ist, und durch eine quer dazu orientierte zweite Spiegelachse gebildet ist. Der erste und der zweite Kanal können für diejenigen Lautsprecher vorgesehen sein, welche in bezüglich der ersten oder zweiten Spiegelachse benachbarten Quadranten vorgesehen sind.
Vorteilhaft kann eine verbesserte Stabilität der Lokalisation insbesondere im Seitenbereich erzielt werden. Diese verbesserte sogenannte Seitenstabilität kann z.B. erreicht werden, indem die in einem solchen Audiowiedergabesystem vorliegenden Kanäle an der Centerachse als erster Spiegelachse gespiegelt werden und den Kanälen der bezüglich der Centerachse gegenüberliegenden Lautsprecher beigemischt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kanäle der vorderen Haupt-Lautsprecher mit denjenigen der hinten liegenden Surround-Lautsprecher zu mischen. So werden die Signale an einer zweiten Spiegelachse gespiegelt. Selbstverständlich ist nicht nur eine Spiegelung„von vorn nach hinten" sondern auch umgekehrt eine Spiegelung„von hinten nach vorn" möglich, d.h. die Kanäle der Surround-Lautsprecher werden denjenigen der Haupt- Lautsprecher beigemischt. Bevorzugt erfolgt jedoch keine Mischung einzelner Kanäle mit einzelnen weiteren Kanälen - was grundsätzlich denkbar ist. Das Audiosignal umfasst bevorzugt zumindest zwei Paare von Stereokanälen, welche jeweils paarweise ein erstes und ein zweites Stereobild ergeben. Ein erster und ein zweiter Kanal des ersten Stereobildes kann jeweils um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitverzögert werden und der Lautstärkepegel des ersten und zweiten Kanals des ersten Stereobildes kann jeweils um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abgeschwächt werden. Diese abgeschwächten und zeitverzögerten Stereokanäle des ersten Stereobildes können dem entsprechenden ersten und zweiten Stereokanal des zweiten Stereobildes beigemischt werden, um ein zur Wiedergabe vorgesehenes Stereobild bereitzustellen.
Umfasst die Lautsprecheranordnung beispielsweise zumindest einen rechten und einen linken Haupt-Lautsprecher und einen rechten und einen linken Surround-Lautsprecher, die rechts und links einer Centerachse angeordnet sind, so können die Kanäle der auf einer Seite der Centerachse angeordneten Haupt- und Surround-Lautsprecher mit den Kanälen der bezüglich der Centerachse gegenüberliegenden Haupt- und Surround-Lautsprechern gemischt werden.
Beispielsweise kann das Stereobild des rechten Haupt- und Surround- Lautsprechers mit dem Stereobild des linken Haupt- und Surround-Lautsprechers gemischt werden. Dabei wird das ursprünglich für die rechte Seite vorgesehene Stereobild abgeschwächt und zeitverzögert, sodass nun von den linken Lautsprechern sowohl die für diese vorgesehenen Kanäle als auch die abgeschwächten und zeitverzögerten rechten Kanäle wiedergegeben werden können. Entsprechendes gilt für eine Einkopplung des linken Stereobildes in das rechte. Es ist jedoch nicht nur eine Mischung der seitlichen Kanäle möglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Kanäle der Haupt-Lautsprecher mit den Kanälen der auf der gleichen Seite der Centerachse liegenden Surround- Lautsprecher gemischt werden. So entsteht eine Spiegelung des vorderen Stereobildes nach hinten (d.h. auf die Surround-Lautsprecher) und umgekehrt. Neben (ggf. auch zusätzlich) einer Spiegelung der Stereobilder kann auch die Monosumme einzelner Lautsprecher, die eine gemeinsame Korrelation aufweisen, z.B. eine gemeinsame Stereoebene bilden, gespiegelt werden.
Umfasst das Audiosignal zumindest zwei Paare von Stereokanälen, welche jeweils gemeinsam ein erstes und ein zweites Stereobild ergeben, so kann aus dem ersten und dem zweiten Stereokanal von einem der beiden Stereobilder eine Monosumme gebildet werden. Diese Monosumme kann um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitverzögert werden. Außerdem kann der Lautstärkepegel der Monosumme um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abgeschwächt werden. Diese abgeschwächte und zeitverzögerte Monosumme kann dem ersten und/oder dem zweiten Stereokanal des zweiten Kanals beigemischt werden, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal bereitzustellen.
Bezogen auf eine für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeignete Lautsprecheranordnung kann das Audiosignal, welches zumindest vier Audiokanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher dieser Lautsprecheranordnung umfasst, entsprechend gemischt werden. Konkret kann die Monosumme der Kanäle der Haupt-Lautsprecher mit einem oder beiden Kanälen der Surround- Lautsprecher gemischt werden.
Außerdem kann die Monosumme der Kanäle eines auf einer ersten Seite der Centerachse liegenden Haupt-Lautsprechers und eines auf der gleichen Seite der Centerachse liegenden Surround-Lautsprechers mit einem oder beiden Kanälen des bezüglich der Centerachse gegenüberliegenden Haupt- bzw. Surround- Lautsprechers gemischt werden. Ähnlich wie die Stereobilder kann also auch die Monosumme sowohl seitlich, d.h.„von rechts nach links" oder umgekehrt, als auch von„vorn nach hinten" und umgekehrt gespiegelt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn, gemäß einem Ausführungsbeispiel, die Verzögerung bevorzugt zwischen 1 ,5 ms und 20 ms liegt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Verzögerungen zwischen 8 ms und 15 ms zu wählen, um eine entsprechende Verbesserung des Raumklangerlebnisses bzw. eine verbesserte Seitenstabilität zu erreichen. Weitere Verzögerungswerte können bevorzugt zwischen 8 ms und 10 ms liegen. Auch kann eine Verzögerung von 10 ms gewählt werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Abschwächung des Signals zwischen -3 dB und -12 dB, bevorzugt zwischen -6 dB und -9 dB aber auch exakt -6 dB oder -9 dB betragen.
Die genannten Werte können außerdem an die Hörsituation angepasst werden. In diesem Zusammenhang können unter anderem die Größe des zur Wiedergabe genutzten Raumes und die gewünschte Größe des„sweet-spot" eine Rolle spielen. So wird die Wahl der verwendeten Verzögerung und Abschwächung z.B. bei einem Kinosaal anders ausfallen als bei einer individuell genutzten Audioanlage. Außerdem kann das verwendete Lautsprechersetting, welches z.B. die Entfernung der Lautsprecher zum Hörer, die Art der Anordnung der Lautsprecher und die Distanz der Lautsprecher untereinander berücksichtigt, bei der Wahl der verwendeten Verzögerung und Abschwächung berücksichtigt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Audiowiedergabesystem mit zumindest zwei räumlich voneinander beabstandeten Lautsprechern und mit einer Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung eines Audiosignals angegeben. Das Audiosignal umfasst zumindest einen ersten und einen zweiten Kanal, die zur Wiedergabe über unterschiedliche der räumlich beabstandeten Lautsprecher vorgesehen sind. Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgelegt sein, den ersten Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitlich zu verzögern und einen Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abzuschwächen. Dieser abgeschwächte und zeitverzögerte erste Kanal kann dem zweiten Kanal beigemischt werden, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen.
Außerdem wird, gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, eine Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen bereitgestellt. Diese umfasst einen Eingang zum Empfang eines Audiosignals mit zumindest zwei Kanälen und eine Einheit zur Verarbeitung des Audiosignals. Diese Einheit kann sowohl durch Hard- als auch durch Software implementiert sein. Sie ist bevorzugt dazu ausgelegt, den ersten Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitlich zu verzögern und einen Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abzuschwächen. Dieser abgeschwächte und zeitverzögerte erste Kanal kann dem zweiten Kanal beigemischt werden, um an einem Ausgang der Verarbeitungseinheit einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen. Gleiche oder ähnliche Vorteile, die bereits im Hinblick auf das Verfahren gemäß Merkmalen der Erfindung angegeben sind, treffen in gleicher oder ähnlicher Weise auf das Audiowiedergabesystem und die Verarbeitungseinheit gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung zu und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigt:
FIG. 1 eine schematische Draufsicht der Lautsprecheranordnung eines 5.1 Surroundsystems, gemäß dem Stand der Technik,
FIG. 2 bis 5 die Mischung und Kopplung einzelner Kanäle, wie sie in einem Audiosystem gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele vorgenommen wird,
FIG. 6 eine 3D-Lautspercheranordnung eines Audiosystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
FIG. 7 eine schematische Ansicht eines Audiowiedergabesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der in FIG. 1 gezeigten Lautsprecheranordnung 3 sind ein rechter und ein linker Haupt-Lautsprecher R, L in einem Winkel von + 30° bzw. - 30° bezüglich einer Centerachse A angeordnet. Zusätzlich kann das System einen Center- Lautsprecher C umfassen, welcher gegebenenfalls durch einen Subwoofer ergänzt wird. Im Rücken des Hörers H befinden sich ein rechter und linker Surround- Lautsprecher RS, LS, welche in einem Winkel zwischen + 100° und + 120° bzw. - 100° und - 120° bezüglich der Centerachse A angeordnet sind. Der Hörer H befindet sich im Zentrum der Lautsprecheranordnung 3, wo der„sweet-spot" liegt, in welchem ein räumliches Hörerlebnis optimal wahrgenommen werden kann. Die gezeigte Lautsprecheranordnung 3 kann Teil eines Audiowiedergabesystems 2 sein, wie es in FIG. 7 gezeigt ist; dessen Funktionsweise wird anhand der folgenden FIG. 2 bis 5 erläutert.
Wie in FIG. 2 mit Pfeilen angedeutet, wird bei einem Audiowiedergabesystem 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R zeitverzögert und abgeschwächt auf den linken Haupt-Lautsprecher L gelegt. So kann von dem linken Haupt-Lautsprecher L sowohl der für diesen vorgesehene Kanal (z.B. der linke Stereokanal) als auch der abgeschwächte und zeitverzögerte Stereokanal des rechten Haupt-Lautsprechers R wiedergegeben werden. Entsprechendes gilt für den rechten Surround-Lautsprecher RS, dessen Signal abgeschwächt und zeitverzögert auf den linken Surround-Lautsprecher LS gelegt wird. Mit anderen Worten werden die Kanäle der Haupt- bzw. Surround- Lautsprecher R, L, RS, LS an der Centerachse A, welche einer ersten Spiegelachse SA entspricht, unter Berücksichtigung der Abschwächung und Zeitverzögerung gespiegelt. Der Dämpfungsfaktor AT, um den der Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R bzw. der Kanal des rechten Surround- Lautsprechers RS abgeschwächt wird, liegt beispielsweise bei -9 dB. Die Zeitverzögerung, mit der der Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R bzw. der Kanal des rechten Surround-Lautsprechers RS auf den bezüglich der Centerachse A gegenüberliegenden Lautsprecher, nämlich den linken Haupt-Lautsprecher L bzw. den linken Surround-Lautsprecher LS gelegt wird, ist durch einen Verzögerungsfaktor D bestimmt, der z.B. 10 ms betragen kann.
Wird sowohl der Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R als auch der Kanal des rechten Surround-Lautsprechers RS mit dem Kanal des entsprechend gegenüberliegenden Lautsprechers L, LS gemischt, so erfolgt letztlich eine Beimischung des rechen Stereobildes STR zum linken Stereobild STL. Die Stereobilder STR, STL sind jeweils durch eine Verbindungslinien zwischen den Haupt- und Surround-Lautsprechern R-RS, L-LS angedeutet.
In gleicher Weise wie der Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R dem Kanal des bezüglich der Centerachse A gegenüberliegenden linken Haupt-Lautsprechers L beigemischt wird und der Kanal des rechten Surround-Lautsprechers RS dem Kanal des bezüglich der Centerachse A gegenüberliegenden linken Surround- Lautsprechers LS beigemischt wird, kann auch umgekehrt der Kanal des linken Haupt-Lautsprechers L dem Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R und der Kanal des linken Surround-Lautsprechers LS dem Kanal des rechten Surround- Lautsprecher RS beigemischt werden. Auch diese Kanäle werden um den Dämpfungsfaktor L abgeschwächt und um den Verzögerungsfaktor D zeitverzögert.
Mit anderen Worten erfolgt also eine Spiegelung des rechten Stereobildes STR in abgeschwächter und zeitverzögerter Form nach links und eine Spiegelung des abgeschwächten und zeitverzögerten linken Stereobildes STL nach rechts.
Das Audiowiedergabesystem 2 gemäß dem genannten Ausführungsbeispiel weist einen gegenüber bekannten Systemen vergrößerten „sweet-spot" auf. So wird die räumliche Klangwiedergabe bzw. der räumliche Klangeindruck toleranter gegenüber einer Vor- und Zurückbewegung sowie gegenüber einer Drehung des Kopfes des Hörers H. Außerdem kann die Seitenlokalisation stabilisiert werden, sodass Phantomschallquellen, welche sich im Bereich bei + 90° oder - 90° befinden, besser lokalisiert werden können und ein unerwünschtes und irritierendes„Springen" dieser Phantomschallquellen verhindert werden kann. Die Abschwächung der Kanäle wird bevorzugt so groß gewählt, dass in dem gemischten Signal die Audiosignale der gespiegelten Kanäle nicht bewusst wahrgenommen werden. Mit anderen Worten nimmt der Hörer H bewusst z.B. lediglich das Audiosignal des linken Haupt-Lautsprechers L, nicht jedoch das diesem Kanal beigemischte Signal des rechten Haupt-Lautsprechers R wahr. Die Verzögerungs- und Dämpfungswerte D, AT werden bevorzugt so gewählt, dass das jeweils projezierte, d.h. in FIG. 1 an der ersten Spiegelachse SA1 gespiegelte, gedämpfte und zeitverzögerte Audiosignal zumindest im Sweetspot nicht bewusst wahrnehmbar ist. In Kombination mit der gewählten Zeitverzögerung entsteht so ein akustischer Eindruck, der dem Hörerlebnis in realen Räumen - in welchen stets akustische Reflexionen auftreten - sehr nahe kommt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird anhand von FIG. 3 erläutert. Bei diesem wird der Kanal des rechten und derjenige des linken Haupt-Lautsprechers R, L abgeschwächt und zeitverzögert mit dem jeweiligen Kanal des rechten bzw. linken Surround-Lautsprechers RS, LS gemischt. Werden sowohl der Kanal des rechten als auch der Kanal des linken Haupt-Lautsprechers R, L an der zweiten Spiegelachse SA2 gespiegelt und den Kanälen der Surround-Lautsprecher RS, LS beigemischt, wird - mit anderen Worten - das vordere Stereobild STV nach hinten gespiegelt und dem hinteren Stereobild STH der Surround-Lautsprecher RS, LS beigemischt. Das vordere und hintere Stereobild STV, STH sind durch Verbindungslinien zwischen den Haupt-Lautsprechern R-L bzw. den Surround- Lautsprechern RS-LS angedeutet.
In gleicher Weise wie die Kanäle der vorderen Haupt-Lautsprecher R,L mit den Kanälen der hinteren Surround-Lautsprecher RS, LS gemischt werden können, können natürlich auch umgekehrt und ggf. zusätzlich die Kanäle der hinteren Surround-Lautsprecher RS, LS denjenigen der vorderen Haupt-Lautsprecher R,L beigemischt werden. Erfolgt dies für den rechten wie auch für den linken Kanal, so wird ebenso wie das vordere auch das hintere Stereobild STH an der zweiten Spiegelachse SA2 gespiegelt und dem vorderen Stereobild STV - zeitverzögert und abgeschwächt - beigemischt.
Im Vergleich der Ausführungsbeispiele in den FIG. 2 und 3 können die Werte für die Verzögerung D bzw. die Abschwächung AT, mit der die Kanäle an der ersten bzw. zweiten Spiegelachse SA1 und SA2 gespiegelt werden, sowohl gleich als auch unterschiedlich groß sein. Die Verzögerungswerte D liegen jedoch in beiden Fällen bevorzugt zwischen 1 ,5 ms und 20 ms. Weitere bevorzugte Grenzwerte für die Verzögerung D liegen bei 8 ms und 15 ms und 8 ms und 10 ms. Außerdem kann die Verzögerung D bevorzugt 10 ms betragen. Der Dämpfungsfaktor AT kann bevorzugt zwischen -3 dB und -12 dB liegen. Ein außerdem bevorzugtes Intervall liegt zwischen -6 dB und -9 dB. Außerdem kann der Dämpfungsfaktor AT bevorzugt -6 dB oder -9 dB betragen. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse sind die Werte für die Verzögerung D und die Dämpfung AT jedoch auf die verwendete Lautsprecheranordnung 3 anzupassen, wobei insbesondere der Abstand der Lautsprecher R, L, RS, LS zum Hörer H zu berücksichtigen ist. Es kann jedoch nicht nur das entsprechende Stereobild STL, STR, STV oder STH an der entsprechenden Spiegelachse SA1 bzw. SA2 gespiegelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine aus zwei Kanälen des Audiosignals gebildete Monosumme abgeschwächt und zeitverzögert an einer der Spiegelachsen SA1 oder SA2 gespiegelt werden. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden anhand der FIG. 4 und 5 erläutert.
In FIG. 4 wird aus dem Kanal des rechten Haupt-Lautsprechers R und des rechten Surround-Lautsprechers RS eine rechte Monosumme MR gebildet. Diese wird um einen Dämpfungsfaktor AT abgeschwächt und mit einen Verzögerungsfaktor D verzögert. Das resultierende Signal kann, wie mit entsprechenden Pfeilen angedeutet, dem Kanal des linken Haupt-Lautsprechers L und/oder des linken Surround-Lautsprecher LS beigemischt werden. Gleiches gilt für die Kanäle des linken Haupt-Lautsprechers L und des linken Surround- Lautsprechers LS. Die gebildete linke Monosumme ML kann abgeschwächt und zeitverzögert dem Kanal des rechten Haupt-Lautsprecher R und/oder dem Kanal des rechten Surround-Lautsprechers RS beigemischt werden. So kann von dem rechten bzw. linken Hauptlautsprecher R, L bzw. von dem rechten oder linken Surround-Lautsprecher RS, LS sowohl der für diesen Lautsprecher vorgesehene Kanal als auch die Monosumme der bzgl. der Centerachse A, welche der erste Spiegelachse SA1 entspricht, gegenüberliegenden Haupt- und Surround- Lautsprecher L und LS bzw. R und RS wiedergegeben werden.
Die verwendeten Dämpfungs- bzw. Verzögerungsfaktoren AT, D liegen bevorzugt wiederum in den oben genannten Bereichen. Dabei können die verwendeten Werte wiederum denjenigen der Ausführungsbeispiele in den FIG. 2 und 3 entsprechen oder auch von diesen abweichen. Auch bei dem anhand von FIG. 4 illustrierten Audiowiedergabesystem 2 kann eine deutliche Stabilisierung der Seitenlokalisation erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der anhand von FIG. 4 erläuterten Mischung der Kanäle kann die Monosumme auch an der zweiten Spiegelachse SP2 gespiegelt werden. Dies soll anhand von FIG 5 erläutert werden. Aus den Kanälen des rechten und linken Haupt-Lautsprechers R, L wird eine vordere Monosumme MV gebildet. Diese wird um einen Dämpfungsfaktor AT abgeschwächt und mit einen Verzögerungsfaktor D verzögert. Das resultierende Signal kann, wie mit entsprechenden Pfeilen angedeutet, dem Kanal des hinteren linken und/oder rechten Surround-Lautsprechers LS bzw. RS beigemischt werden. Entsprechendes gilt für die hinteren Kanäle des linken und rechten Surround- Lautsprechers LS bzw. RS. Die aus diesen Kanälen gebildete hintere Monosumme MH kann abgeschwächt und zeitverzögert dem Kanal des rechten und/oder des linken Haupt-Lautsprechers R bzw. L beigemischt werden. Durch diese Maßnahmen kann von dem rechten bzw. linken Hauptlautsprecher R, L bzw. von dem rechten oder linken Surround-Lautsprecher RS, LS sowohl der für diesen Lautsprecher vorgesehene Kanal als auch die bzgl. der zweiten Spiegelachse SA2 gespiegelte Monosumme der gegenüberliegenden Haupt- und Surround- Lautsprecher L und R bzw. LS und RS wiedergegeben werden.
Die zuvor genannten Ausführungsbeispiele betreffen Surround-Anlagen, welche zur räumlichen akustischen Wiedergabe in einer 2D-Panoramaebene geeignet sind. Das Audiowiedergabesystem 2 gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann jedoch unter Beibehaltung der gleichen Regeln für die Kopplung zumindest zweier Kanäle problemlos auf 3D-Surroundanlagen erweitert werden. Eine entsprechende Lautsprecheranordnung 3 ist in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht in FIG. 6 gezeigt.
Bei dieser Lautsprecheranordnung 3 befinden sich - räumlich betrachtet - oberhalb (ggf. auch unterhalb, nicht dargestellt) der Haupt- und Surround- Lautsprecher R, L, RS, LS weitere Haupt- bzw. Surround-Lautsprecher R*, L*, RS*, LS*. Das Hörerlebnis erweitert sich in diesem Fall um die dritte Dimension. Es können Phantomschallquellen P wahrgenommen werden, welche ober- bzw. unterhalb der Panoramaebene zu liegen scheinen, die von den Haupt- und Surround-Lautsprechers R, L, RS, LS aufgespannt wird. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Phantomschallquelle P oberhalb der betreffenden Ebene. Das zuvor anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläuterte Verfahren kann nun nicht nur in der z.B. auf Kopf höhe des Hörers liegenden Panoramaebene durchgeführt werden. Es kann in gleicher Art und Weise auch in einer ober- bzw. unterhalb dieser Panoramaebene liegenden weiteren Ebene, z.B. in der oberhalb liegenden und durch die Haupt- und Surround-Lautsprecher R*, L*, RS*, LS* definierten Ebene, durchgeführt werden. So kann ein verbesserter 3D- Raumklangeindruck erreicht werden kann.
Außerdem können mehrere Ebenen in Betracht gezogen werden. Wird das Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung anstatt in einer in mehreren Ebene durchgeführt, so kann z.B. anstatt eines horizontal oder vertikal liegenden Stereobildes ein Bild der Phantomschallquelle P (wie mit einem entsprechenden Pfeil angedeutet) abgeschwächt und zeitverzögert auf die gegenüberliegende Seite gespiegelt werden.
FIG. 7 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Audiowiedergabesystems 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Haupteinheit 4, z.B. ein CD- oder DVD-Player kann zur Erzeugung eines Audiosignals, welches eine Mehrzahl von Kanälen umfasst, geeignet sein. Die Kanäle werden mit einer geeigneten Endstufe verstärkt und in die mit der Haupteinheit 4 verbundenen Lautsprecher R, L, RS, LS eingekoppelt. Die Haupteinheit 4 umfasst außerdem eine Verarbeitungseinheit 6, die dazu ausgelegt sein kann, zumindest einen Kanal des von der Haupteinheit 4 erzeugten Audiosignals zeitverzögert und abgeschwächt mit einem weiteren Kanal zu mischen, sodass die anhand der vorherigen Figuren beschriebe Mischung bzw. Kopplung der Audiokanäle erreicht werden kann.
Bezu szeichenliste
R rechter Haupt-Lautsprecher
L linker Haupt-Lautsprecher
C Center-Lautsprecher
RS rechter Surround-Lautsprecher
LS linker Surround-Lautsprecher
A Centerachse
H Hörer
AT Dämpfungsfaktor
D Verzögerungsfaktor
SA1 , SA2 Spiegelachse
P Phantomschallquelle
2 Audiowiedergabesystem
3 Lautsprecheranordnung
4 Haupteinheit
6 Verarbeitungseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals mit zumindest einem ersten und einem zweiten Kanal, wobei der erste Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor (D) zeitverzögert und ein Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor (AT) abgeschwächt wird und dieser abgeschwächte und zeitverzögerte erste Kanal dem zweiten Kanal beigemischt wird, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen.
2. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 1 , wobei das Audiosignal eine Vielzahl von Kanälen umfasst, die zur Wiedergabe über eine Lautsprecheranordnung (3) zur räumlichen Wiedergabe des Audiosignals vorgesehen sind, wobei zumindest ein erster und ein zweiter Kanal der Vielzahl von Kanälen gemischt werden, und wobei der erste und der zweite Kanal für solche Lautsprecher (L, R, LS, RS) der Lautsprecheranordnung (3) vorgesehen sind, die einander bezüglich einer Spiegelachse (SA1 , SA2) der Lautsprecheranordnung (3) gegenüberliegen.
3. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 2, wobei das Audiosignal zumindest vier Audiokanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher (R, L, RS, LS) in einer für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeigneten Lautsprecheranordnung (3) umfasst, wobei jeweils ein Lautsprecher (R, L, RS, LS) dieser Lautsprecheranordnung (3) in einem Quadranten eines Koordinatensystems vorgesehen ist, welches durch eine erste Spiegelachse (SA1), die in Richtung einer Centerachse (A) orientiert ist, und durch eine quer dazu orientierte zweite Spiegelachse (SA2) gebildet ist, wobei der erste und der zweite Kanal für Lautsprecher (R, L, RS, LS) vorgesehen sind, welche in bezüglich der ersten oder zweiten Spiegelachse (SA1 , SA2) benachbarten Quadranten vorgesehen sind.
4. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Audiosignal zumindest zwei Paare von Stereokanälen umfasst, welche jeweils paarweise ein erstes und ein zweites Stereobild ergeben, und wobei ein erster und ein zweiter Kanal des ersten Stereobildes jeweils um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor (D) zeitverzögert werden und der Lautstärke- pegel des ersten und zweiten Kanals des ersten Stereobildes jeweils um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor (AT) abgeschwächt wird, und diese abgeschwächten und zeitverzögerten Stereokanäle des ersten Stereobildes dem entsprechenden ersten und zweiten Stereokanal des zweiten Stereobildes beigemischt werden, um ein zur Wiedergabe vorgesehenes Stereobild bereitzustellen.
5. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 4, wobei das Audiosignal zumindest vier Kanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher (R, L, RS, LS) in einer für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeigneten Lautsprecheranordnung (3) umfasst, wobei die Lautsprecheranordnung (3) zumindest einen rechten und einen linken Haupt-Lautsprecher (R, L) und einen rechten und einen linken Surround-Lautsprecher (RS, LS) umfasst, die rechts und links einer Centerachse (A) angeordnet sind, wobei die Kanäle der auf einer Seite der Centerachse (A) angeordneten Haupt- und Surround-Lautsprecher (R, L, RS, LS) den Kanälen der bezüglich der Centerachse (A) gegenüberliegenden Haupt- und Surround-Lautsprechern (R, L, RS, LS) beigemischt werden.
6. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Audiosignal zumindest vier Kanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher (R, L, RS, LS) in einer für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeigneten Lautsprecheranordnung (3) umfasst, wobei die Lautsprecheranordnung (3) zumindest einen rechten und einen linken Haupt-Lautsprecher (R, L) und einen rechten und einen linken Surround-Lautsprecher (RS, LS) umfasst, die rechts und links einer Centerachse (A) angeordnet sind, wobei die Kanäle der Haupt- Lautsprecher (R, L) den Kanälen der auf der gleichen Seite der Centerachse (A) liegenden Surround-Lautsprecher (RS, LS) beigemischt werden.
7. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Audiosignal zumindest zwei Paare von Stereokanälen umfasst, welche jeweils gemeinsam ein erstes und ein zweites Stereobild ergeben, und wobei aus dem ersten und dem zweiten Stereokanal eines Stereobildes eine Monosumme gebildet wird, diese Monosumme um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor zeitverzögert und der Lautstärkepegel der Monosumme um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor abgeschwächt wird, und diese abgeschwächte und zeitverzögerte Monosumme dem ersten und/oder dem zweiten Stereokanal des zweiten Kanals beigemischt wird, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal bereitzustellen.
8. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 7, wobei das Audiosignal zumindest vier Audiokanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher (R, L, RS, LS) in einer für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeigneten Lautsprecheranordnung (3) umfasst, wobei die Lautsprecheranordnung (3) zumindest einen rechten und einen linken Haupt-Lautsprecher (R, L) und einen rechten und einen linken Surround-Lautsprecher (RS, LS) umfasst, und wobei die Monosumme der Kanäle der Haupt-Lautsprecher (R, L) einem oder beiden Kanälen der Surround-Lautsprecher (RS, LS) beigemischt wird.
9. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach Anspruch 7, wobei das Audiosignal zumindest vier Kanäle zur Wiedergabe über Lautsprecher (R, L,
RS, LS) in einer für die Quadrophonie oder deren Nachfolgertechniken geeigneten Lautsprecheranordnung (3) umfasst, wobei die Lautsprecheranordnung (3) zumindest einen rechten und einen linken Haupt-Lautsprecher (R, L) und einen rechten und einen linken Surround-Lautsprecher (RS, LS) umfasst, die rechts und links einer Centerachse (A) angeordnet sind, und wobei die Monosumme der Kanäle eines auf einer ersten Seite der Centerachse (A) liegenden Haupt- Lautsprechers (R, L) und eines auf der gleichen Seite der Centerachse (A) liegenden Surround-Lautsprechers (RS, LS) einem oder beiden Kanälen des bezüglich der Centerachse (A) gegenüberliegenden Haupt- bzw. Surround- Lautsprechers (R, L, RS, LS) beigemischt wird.
10. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verzögerungsfaktor (D) zwischen 1 ,5 ms und 20 ms, bevorzugt zwischen 8 ms und 15 ms, ferner bevorzugt zwischen 8 ms und 10 ms liegt und weiterhin bevorzugt 10 ms beträgt.
1 1. Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Dämpfungsfaktor (AT) zwischen -3 dB und -12 dB, bevorzugt zwischen -6 dB und -9 dB liegt und außerdem bevorzugt -6 dB oder -9 dB beträgt.
12. Audiowiedergabesystem (2) mit zumindest zwei räumlich voneinander beabstandeten Lautsprechern (R, L, RS, LS) und mit einer Verarbeitungseinheit (6) zur Verarbeitung eines Audiosignals mit zumindest einem ersten und einem zweiten Kanal, welche zur Wiedergabe über unterschiedliche der räumlich beabstandeten Lautsprecher (R, L, RS, LS) vorgesehen sind, wobei die Verarbeitungseinheit (6) dazu ausgelegt ist den ersten Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor (D) zeitlich zu verzögern und ein Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor (AT) abzuschwächen, und diesen abgeschwächten und zeitverzögerten ersten Kanal dem zweiten Kanal beizumischen, um einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen.
13. Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen mit einem Eingang zum Empfang eines Audiosignals mit zumindest zwei Kanälen und mit einer Einheit zur Verarbeitung des Audiosignals, die dazu ausgelegt ist den ersten Kanal um einen vorbestimmten Verzögerungsfaktor (D) zeitlich zu verzögern und einen Lautstärkepegel des ersten Kanals um einen vorbestimmten Dämpfungsfaktor (AT) abzuschwächen, und diesen abgeschwächten und zeitverzögerten ersten Kanal dem zweiten Kanal beizumischen, um an einem Ausgang einen zur Wiedergabe vorgesehenen zweiten Kanal des Audiosignals bereitzustellen.
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