EP3677053A1 - Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls - Google Patents

Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls

Info

Publication number
EP3677053A1
EP3677053A1 EP18762485.3A EP18762485A EP3677053A1 EP 3677053 A1 EP3677053 A1 EP 3677053A1 EP 18762485 A EP18762485 A EP 18762485A EP 3677053 A1 EP3677053 A1 EP 3677053A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loudspeaker
sound
frontal
channel
speaker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP18762485.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3677053B1 (de
Inventor
Andreas Dausend
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH
Original Assignee
LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH filed Critical LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH
Publication of EP3677053A1 publication Critical patent/EP3677053A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3677053B1 publication Critical patent/EP3677053B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301—Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/302—Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to a loudspeaker system in which a laterally and / or to the ceiling radiated channel or multiple channels are used to provide by reflection on walls and / or ceilings for a surround sound experience in the listener area.
  • These are the so-called surround channels, which are generated by not frontal radiating speakers.
  • unwanted output signals are generated, so-called direct sound, which passes directly into the audience without reflections and disturbs the surround sound experience.
  • a signal adjusted by a FIR filter is transmitted through at least one front loudspeaker for each surround channel.
  • the temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay song. In a listener area, direct sound and adjusted signal now hit each other, so that the direct sound is attenuated.
  • the invention furthermore relates to a method for attenuating direct sound and for determining filter functions for attenuating direct sound.
  • Surround sound systems can give the listener the experience that he is surrounded on all sides by sound sources and thus is "in the middle of the action", which is especially interesting for feature films in which sound and visual information can be reconciled, behind the sound Audiences can create sounds that match or anticipate current happenings on the screen, giving you a very realistic view of what's going on in concert footage.
  • Ambient sound experiences are often described as much more "enthralling" compared to normal stereo broadcasts
  • a listener is made use of, for example, by determining transit time differences between the two ears and the evaluation
  • different sound levels can determine the direction from which a sound or a sound comes from.
  • a disadvantage of surround sound systems is the increased number of required speakers. Typically, at least two additional speakers are needed, which are placed in an area behind the listener area, around the additional, from other sides
  • sound waves can be generated from the side or even from behind and / or above the listener, whereby the sound experience can be intensified. Not only can sound be generated with more than two channels, but also the experience of a common two-channel signal or even a mono channel can be "broadened".
  • so-called directive speakers the direct sound can be minimized.
  • so-called waveguides which are small elements for sound conduction, placed in front of the speaker, which have a positive effect on a directional emission.
  • larger speakers may preferably be used since they have a higher directivity.
  • larger speakers are less capable of producing high tones and reduce the compactness of the system.
  • These systems also have the disadvantage that the sweet spot is relatively small.
  • the prior art lacks cheap, flexible, compact, and simple surround sound systems that do not require directional speakers, do without additional speakers behind the listener, and at the same time have a wide sweet spot.
  • the object of the invention is to provide a loudspeaker system and a method for attenuating direct sound without the disadvantages of the prior art.
  • a sweet spot should be as big as possible.
  • the invention relates to a loudspeaker system for the reproduction of at least 1 channel, comprising
  • non-frontal radiating loudspeaker and a non-frontal radiating loudspeaker associated channel which is a surround sound channel
  • the filter is an FIR filter and the delay element and the FIR filter are configured to relatively match the output signals of the front speaker and at least one non-frontal loudspeaker of a surround channel to attenuate unwanted direct sound of the non-frontal loudspeaker in a listener area.
  • a laterally and / or to the ceiling radiated channel or multiple channels is used to provide by reflection on walls and / or ceilings for a surround sound experience in the audience area.
  • This also unwanted output signals are generated, so-called direct sound, which passes directly into the audience without reflections, and disturbs the sound experience.
  • a signal adjusted by a finite impulse response filter (FIR filter) for each surround channel is transmitted through at least one front loudspeaker.
  • the temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay song.
  • FIR filter finite impulse response filter
  • a speaker system has at least one channel. Then the speaker system is suitable for the generation of monophonic (mono) and monophonic surround channel.
  • At least 2 channels are preferred.
  • the reproduction of at least 2 channels preferably means the reproduction of at least two separately coded channels whose sound information can be independent.
  • the playback of 2 separate channels in stereo has been around for some time known.
  • an audio channel contains audio information that is intended for the left ear of at least one listener and the other an intended for the right ear audio information, the information is associated with a single playback. This information may be different, for. Example, the different spatial positioning of members of a recorded orchestral concert to play or to correspond with "spatially" differently positioned sound sources of a movie played on a screen.
  • a speaker system typically consists of at least two side and one front speakers, especially if it is a two-channel (stereo) system.
  • an electrical (audio) signal is translated into sound waves, which are referred to as output (e).
  • output e
  • the membrane is placed in appropriate vibration, z. B. by electromagnets.
  • the output signals are to be distinguished into output signals of a front loudspeaker and those of a non-frontal loudspeaker.
  • multi-channel systems where in addition to the sound information for left and right further surround sound information such.
  • Middle channel (center) and surround sound channels (either a channel or again divided into left and right) as well as a low frequency channel can be encoded on the sound source medium and played back by a suitable system.
  • a surround channel is preferably a channel that is not a center and / or bass channel.
  • the coding can be carried out both on a corresponding number of discrete channels of a playback medium and via a so-called matrix coding on the two standard stereo channels, so that the playback medium does not have to have any special suitability for multichannel playback.
  • Multi-channel systems may thus by default preferably comprise 3 channels, 4 channels, 5 channels, 6 channels, 7 channels, 8 channels, 9 channels, 10 channels and more than 10 channels.
  • the speaker system is preferably such a multi-channel system.
  • the number of channels does not have to match the number of speakers.
  • One skilled in the art knows which number of channels are common in multi-channel systems.
  • a person skilled in the art knows that not all channels use the full available frequency bandwidth. For example, it is known to use one or more channels only for low frequencies (low-frequency channel or bass). In this case, the number of channels in the usual notation, z. B.
  • the number before the point denotes the number of channels having the full frequency width and the number after the point the number of bandwidth-limited channels, preferably low-frequency channels.
  • the number of channels of the inventive loudspeaker system may preferably comprise all customary channel combinations which generate surround sound.
  • the coding can be analog, or in a digital format.
  • the encoding be made in a standard format, the format being selected from the group consisting of Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Pro Logic II, Dolby Pro Logic I, Dolby Pro Logic Hz, Dolby Digital Dolby Digital Plus, Dolby Atmos, Dolby TrueHD, Dolby Virtual Speaker, DTS Coherent Acoustics, DTS-ES, DTS Neo: 6, DTS Neo: X, DTS-HD Master Audio and / or DTS: X.
  • a channel preferably comprises all the audio information which can be assigned to at least one loudspeaker during playback. In this case, both the electrical signal and the output signal of at least one speaker is included.
  • the loudspeaker system is preferably equipped with a suitable decoder which can read out the multichannel information of the playback medium.
  • the multi-channel information is adapted to the number of connected speakers of the system so that the multi-channel information is rendered as meaningful as possible in terms of the best possible room sound with the existing number of speakers.
  • Suitable decoders are known to those skilled in the art and are available by default.
  • the playback medium is preferably a medium readable by one of the following playback devices: a CD player, a DVD player, an MP3 player, a media player or network player, a tuner for radio reception, a minidisc player, a turntable, a television, a computer and other, known in the art devices for playback of audio signals.
  • the medium itself may then have the appropriate shape, for. B. be a compact disc (CD).
  • the playback device is preferably connected by cable or wirelessly to the speaker system and transmits the predetermined by the playback medium information.
  • the speaker system is preferably equipped with an amplifier which amplifies the information transmitted by the playback device and decoded by the decoder signal and passes on to the or the connected speakers.
  • At least one amplifier is preferably present for each channel insofar as the number of loudspeakers permits this and the respective multi-channel signal is supported.
  • One or more amplifiers may preferably be preceded by signal processing, in particular digital signal processing (DSP), in order to influence and adjust a sound image by processing.
  • DSP digital signal processing
  • An amplifier may, for. B be a class AB, D or E amplifier.
  • the speaker system is preferably constructed so that it has at least one input to which the playback device can be connected.
  • the input signal may preferably be analog and / or digital.
  • digital circuits are integrated, for. B. for performing DSP or as a digital FIR filter, it may be preferable to use at least one suitable analog-to-digital converter (A / D converter) before these circuits to convert at least one analog input signal into a digital signal.
  • a / D converter analog-to-digital converter
  • After such a circuit and before at least one amplifier is preferably at a suitable location at least one suitable digital-to-analog converter present, which converts the digital signal back into an analog signal to supply the amplifier with an analog signal.
  • the speaker system has at least one non-frontal radiating speaker.
  • the term "frontal” refers to a loudspeaker oriented directly in the direction of the listener area, which radiates the generated sound essentially in this direction.
  • the non-frontal loudspeaker is preferably not a directional (or synonym: "directive") loudspeaker. It is known to the person skilled in the art that each loudspeaker has a preferred direction into which the sound is essentially emitted or in which a sound cone is oriented.
  • directive or directional loudspeaker Favor is meant a speaker that has no edges, horns or sound guides or waveguides to reduce a Abschallkegels. It can be used for the non-frontal speakers preferably larger speakers, as they have a higher directivity and this one for
  • Loudspeakers less suitable for producing high tones and reduce the compactness of the system. Therefore, it is preferable to use a compromise in terms of size for the respective desired properties (eg size of the sweet spot, frequency height).
  • the "sweet spot” is preferably the area in which the sound image to be achieved by the loudspeaker system is essentially best achieved, for example the attenuation of direct sound.
  • This area is determined when the loudspeaker system is set up and configured and preferably agrees with it
  • the listener area may be located midway between two side speakers positioned on different sides, such as in front of a head-on speaker, and side speakers are preferably used synonymously for non-frontal speakers
  • a typical constellation of the speaker system is seen There are at least two side speakers positioned at a distance from each other, one on the left and one on the right, and on each side there may be more than one side speaker, and left and right are preferred gt defined from the point of view of the audience area, which is preferably located in front of the speakers.
  • the front is the area in which the sound waves of the loudspeakers essentially radiate outwards.
  • at least one central speaker is preferably positioned, which emits sound waves substantially frontally in the direction of the listener area.
  • the side speakers do not radiate frontally, but at a certain angle ⁇ with respect to the frontal emission direction. This angle ⁇ is essentially selected such that the sound waves are reflected on the walls of the room in which the loudspeaker system is present and in this way essentially reach the audience area after reflection.
  • a left side loudspeaker would emit in the direction of a listener area left wall of the room, so that the emitted sound waves reflected substantially on this wall and thus reach a listener in the listener area substantially.
  • a right, side loudspeaker is oriented analogously in the direction of a right wall of the room.
  • a sound wave emitted by a loudspeaker does not run along a line, but occupies a certain space in front of the loudspeaker at a certain solid angle, the so-called sounding cone, and that this sounding cone diverges at a greater distance from the loudspeaker. Accordingly, a sound direction and a reflection never concern only a direction and a point on the wall, but a larger area. Nevertheless, the sound propagation of a directed sound wave at not too great a distance can preferably be approximately described by a straight line whose intersection and intersection angle with the wall can then be used approximately to describe the direction of a reflection.
  • the non-frontal speakers are associated with channels that are surround channels.
  • Listener area is preferably where a listener is in front of the speaker system. This can preferably be in front of the at least one front loudspeaker. It may also be preferred that the listener (his head) and / or the listener area with the respective outer or outermost loudspeakers form approximately an equilateral triangle. Preferably, the audience is so large that at least one listener standing or sitting or his head is covered by this. This particularly preferably relates to two adjoining or sitting listeners or their heads, more preferably 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9 listeners and in particular 10 listeners. However, at least 10, 15, 20, 50, 100, 300 or 1,000 or 10,000 listeners may also be preferred.
  • the audience range is at least 0.5 m 2 , at least 1 m 2 , at least 2 m 2 , at least 3 m 2 , at least 5 m 2 , at least 10 m 2 , at least 20 m 2 , at least 30 m 2 , at least 50 m 2 , at least 100 m 2 , at least 200 m 2 , at least 500 m 2 , at least 1,000 m 2 or at least 10,000 m 2 .
  • the loudspeaker system would preferably be sized and / or configured according to the size of the listener area, but the inventive principle would be retained. Likewise, the speaker system would continue to be compact in relation to a variety of known prior art speaker systems having comparable surround sound functionality and a comparable listening range.
  • Terms such as substantially, approximately, about, about, etc., preferably describe a tolerance range of less than ⁇ 40%, preferably less than ⁇ 20%, more preferably less than ⁇ 10%, even more preferably less than ⁇ 5%, and most preferably less as ⁇ 1%. Similarly, sizes that are approximately equal preferably describe. Partially preferably describes at least 5%, more preferably at least 10%, and especially at least 20%, in some cases at least 40%.
  • a non-frontal radiating loudspeaker may also preferably be a ceiling loudspeaker directed at the ceiling. These terms can preferably also be used synonymously.
  • a non-frontally radiating loudspeaker may thus comprise at least one side loudspeaker and / or at least one ceiling loudspeaker.
  • a ceiling-mounted loudspeaker emits sound waves substantially upwards to a ceiling of a room so that sound waves are reflected at it and reach at least one listener in the audience area from above. This allows additional room sound effects to be created.
  • the deviation of the ceiling loudspeaker from a frontal radiating loudspeaker can preferably be described by a vertical angle ⁇ .
  • the deflection of the non-frontal radiating speakers of the speaker system are set ex factory during manufacture and to the dimensions and geometries average spaces z.
  • B. orientate average living room of consumers. It may also be preferred that these angles can be changed by a person skilled in the art and / or a consumer and thus adapted to individually different premises. Such an adjustment can also be done automatically.
  • the speaker system further includes at least one front speaker. This emits the sound waves substantially in the direction of the listener area. In this case, the at least one Frontlau Anlagener preferably different functionalities of the
  • a front speaker for at least one channel which is also emitted via a non-frontal radiating speaker, e.g. B. a (left and right) front speakers for two channels of the stereo sound and / or for each other surround channel.
  • a non-frontal radiating speaker e.g. B.
  • a (left and right) front speakers for two channels of the stereo sound and / or for each other surround channel.
  • the at least one front loudspeaker may also be preferred for the at least one front loudspeaker to form a low-frequency channel. It is known to the person skilled in the art that low frequencies can only be localized to a lesser extent by a listener, and therefore the exact broadcast location within a room is of little relevance. Therefore, low sounds can also be broadcast frontally on a single channel.
  • the Frontlau Anlagener can be adapted in this respect from its dimensions ago, in particular, it may be greater than z. B. smaller, more suitable for higher frequencies not frontal radiating speakers.
  • the low-frequency channel may preferably not be coded as a separate channel, but rather be generated from at least one, preferably a plurality of channels, which are filtered by a low-pass filter. It may also be preferred that a woofer channel is reproduced by at least one additional loudspeaker, a so-called subwoofer, whose location and / or orientation in the
  • the bass channel is on multiple channels and / or
  • the front speaker is used in addition to the above tasks or even exclusively for emitting an output signal which attenuates unwanted direct sound of a non-frontal radiating speaker.
  • the output signal can therefore only be a signal for attenuation, and / or the
  • Audio information (at least one) channel.
  • the signal for attenuation is preferably referred to as an attenuation signal, which alone or together with an audio channel forms the output signal of the front speaker.
  • a person skilled in the art knows how a sound signal can be attenuated and / or extinguished by interference caused by a spatially overlapping second sound signal. In particular, a substantially destructive interference between these two signals is required.
  • the head-on speaker emits the second sound signal to attenuate the unwanted sound signal of the direct sound. In this case, such a signal is sent out for attenuation per channel of a non-frontal speaker. This may preferably be from a single front speaker or at least one
  • Front speakers are sent per channel. This attenuation signal can be transmitted simultaneously with a channel from a front speaker or as the only output of the front speaker.
  • Output signals preferably spatially spread sound waves with a spectral distribution, each emitted frequency at each location at any time an amplitude and a relative phase to each other emitted frequency and an absolute phase can be assigned.
  • a person skilled in the art knows which variables are required for the complete description of a sound wave.
  • a sound wave is preferably a superposition of a plurality of individual vibrations.
  • a weakening of the direct sound should preferably be achieved in the audience area. Where the weakening is particularly good with a good surround sound experience due to reflected signals is preferred the sweet spot. This agrees with the preferred
  • Attenuation here preferably means that the direct sound is measurably smaller.
  • a weakening preferably refers to a sound intensity.
  • a preferred amount of attenuation depends on the rooms in which the speaker system is present, as well as the exact constellation of the system (e.g., orientation and / or type of non-frontal speakers). These factors have an influence on the direct sound. It is often assumed in professional circles that this direct sound should be at least 10 dB lower than the reflected sound of the surround channel so that the Haas effect does not occur. Therefore, an attenuation that ensures this relationship between unwanted direct sound and reflected surround sound signal is preferred. Since the intensity of direct sound due to the non-frontal radiation at appropriate
  • Configuration of the system and in not too far away from the speakers walls (where the sound is reflected) from the outset is lower than the reflected signal, preferably smaller attenuation than 10 dB are sufficient.
  • a weakening may preferably at least a factor of 2 in at least a portion of the
  • Reductions by at least a factor of 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200, 300, 400, 500 or 1000 are possible.
  • An attenuation can also be expressed in dB, whereby extinction ratios of at least 3 dB, at least 10 dB, at least 20 dB, at least 30 dB or at least 40 dB are preferred.
  • the attenuation is preferably so strong that a perception of the attenuated, unwanted direct sound is substantially prevented by the human ear and there is essentially no haze of the room noise by the Haas effect. It may be preferable to attenuate only certain frequency ranges of the signal. For example, low frequency ranges, for example.
  • Attenuation are excluded and / but not generated as output signals because they are z. B. are essentially not perceived by the human ear and / or can be generated by speakers of a certain minimum size difficult. It has u. a. shown in experiments that the inventive speaker system sufficient attenuation can be achieved in a listener area to the Haas effect in the
  • a front speaker of the speaker system is preceded by at least one filter.
  • one filter is used per surround channel. This is further upstream of the loudspeaker upstream of the loudspeaker.
  • the filter is a finite impulse response filter (FI R filter). This filter has a finite impulse response and is known in the art.
  • the filter is preferably a digital filter. Digital filters are particularly easy and inexpensive to implement.
  • FI R filters are easy to implement, inexpensive, and are particularly stable in their signal response and less susceptible to vibration compared to Infinite Impulse Response (I I R) filters, which are infinite impulse response filters.
  • I I R Infinite Impulse Response
  • An FI R filter is preferably realized by an integrated circuit, for. B. one
  • Microprocessor There may also be other integrated circuits used in the digital
  • an FI R filter may be realized by a DSP processor chip.
  • Circuit can also comprise several FI R filters.
  • digital FI R filters are particularly easy to program. It was surprising that a FI R filter could be used to attenuate a direct sound of a surround sound channel, which can also be realized by a low-cost and easy to program and standard DSP chip. This saves costs and keeps the development time of the speaker system low.
  • a non-frontal radiating loudspeaker is preceded by a delay element, with which the duration of an electronic signal can be changed. This is preferably upstream of the amplifier.
  • This delay element works preferably on a digital basis.
  • a specific electronic signal which is to become an output signal generated by the non-frontal loudspeaker can be delayed within the time setting range of the delay element.
  • this delay can preferably be a few nanoseconds (ns), a few microseconds (ts), a few milliseconds (ms) and / or up to 0.5 seconds (s) and can be set with a suitable resolution.
  • a delay between 1 ts and 10 ms with a resolution of less than 10 is.
  • a delay element is preferably realized by an integrated circuit, for. B. a microprocessor. There may also be other integrated circuits used in the digital
  • a delay element can be realized by a DSP processor chip.
  • An integrated Circuit can also comprise a plurality of delay elements.
  • FIR filter and delay element (s) can be connected to the same integrated circuit, e.g. As a DSP chip, be realized.
  • a delay element and a filter are configured to relatively match the output signals of the front speaker and at least one non-frontal loudspeaker of a surround channel to attenuate unwanted direct sound of that non-frontal loudspeaker in one
  • Direct sound preferably achieved by an adaptation of the filter and the delay element by the FIR filter has an adequate impulse response and the delay element causes a suitable delay of the electronic signal.
  • a person skilled in the art knows how an at least partially destructive interference between a direct sound and a
  • an FIR filter may be configured so that an electronic signal of a surround channel is (phase) inverted and simultaneously (preferably frequency dependent) adjusted in level. This signal is then fed to the front speaker. In this way it can be made possible that the
  • Output signal of the filter downstream front speaker in the audience area inverted and otherwise equal to an unwanted direct sound of a non-frontal radiating speaker of the surround channel.
  • the delay element substantially compensates for the signal delay of an FIR filter.
  • a preferred electronic construction is as follows: An electronic signal of a
  • the interference is substantially destructive and the desired attenuation is achieved in the listener area in the desired spectral range. That means the Matching the attenuating signals need not be perfect, it is enough to achieve the preferred attenuation that will improve the surround sound experience.
  • the speaker system is a particularly simple system for surround sound generation, in which the sweet spot can be relatively large. By the preferred use of non-directional speakers not frontal radiating while the audience range is surprisingly large.
  • non-frontal radiating speakers are used, so preferably an output signal of a front speaker to attenuation and the use of a single FIR filter from.
  • the transit time differences of the direct sound of the various non-frontal radiating speakers can be z. B. via respective, the non-frontal radiating speakers upstream delay songs are customized.
  • a single Fl R filter can be used per surround channel to attenuate the direct sound. It was surprising that in this way a very wide audience range can be generated by effectively extinguishing the direct sound without having to use multiple FIR filters.
  • the front loudspeaker may preferably be used as an output signal in addition to the explicitly for
  • Attenuation signal of a surround sound signal conditioned signal of at least one FIR filter play a separate channel, z.
  • a separate channel For example, a classic stereo channel (left or right) or a center channel.
  • These signals can be present as an output signal at the same time, since the energy of the attenuation signal is consumed in generating the at least partial destructive interference and thus no longer by a listener
  • the energy of its own channel can reach the ear of a listener and can be perceived unclouded.
  • the configuration of the at least one FIR filter and the delay of a delay song are set at the factory during manufacture and that they are adapted to the dimensions and geometries of average spaces z. B. orientate average living room of consumers.
  • the configuration for attenuating a direct sound can be adapted automatically or manually to individually different premises, situations and / or listening areas.
  • Front loudspeaker for attenuation of direct sound.
  • delay element per surround channel with a downstream side / to the ceiling directed speaker with an upstream delay element.
  • filter with several downstream front speakers to attenuate the
  • This constellation is a particularly simple structure, which provides in a surprising way for excellent surround sound, especially when the non-frontal speakers are spatially close to each other.
  • multiple FIR filters will not be used for a surround channel, e.g. B. to mitigate various laterally / to the ceiling directed speaker of this channel.
  • An adaptation to several laterally / to the ceiling directed speakers of a surround channel is particularly easy over multiple delay elements possible. So the structure remains very simple with improved performance.
  • a compact loudspeaker system for generating surround sound, which can be kept particularly inexpensive, compact and easy to manufacture by using less simple and less expensive components.
  • the at least one non-frontal loudspeaker and the at least one front loudspeaker are positioned at a small spatial distance from one another.
  • the distance between two speakers is preferably less than the size of the speakers used.
  • the distance between the loudspeakers is preferably the spatial area between the outer boundaries of two adjacent loudspeakers.
  • small non-frontal speakers are used, which are particularly less directive.
  • a particularly wide radiation range of the reflected surround channel can be achieved, at the same time the extinction of the direct sound works very well.
  • non-frontal radiating speakers may have a membrane diameter (preferably indicates the size of the speaker) of 50 millimeters (mm) or less, preferably 40 mm or less, more preferably 30 mm or less, and most preferably 20 mm or less.
  • the distance between the front loudspeaker and adjacent loudspeakers not radiating from the front could also preferably be smaller than the size of the loudspeaker which does not radiate from the front.
  • the front speaker is not particularly large and thus not particularly directive and / or directed (preferably based on the divergence of the Abschallkegels).
  • the front-end speaker may have a membrane diameter of 70 mm or less, preferably 60 mm or less, more preferably 50 mm or less, more preferably 40 mm or less, and most preferably 30 mm or less.
  • a front speaker does not have to be the same size as a non-frontal speaker.
  • the above-mentioned size be scaled in relation to the size of the listener area and / or the sound pressure to be generated for this purpose.
  • At least one FIR filter and / or at least one delay element is implemented by a DSP chip.
  • a DSP chip for the speaker system can be used. This makes it very compact and inexpensive. It is also preferable to use a plurality of DSP chips. This allows a particularly good adjustability and / or configurability of the speaker system can be achieved.
  • Such a system is particularly simple, inexpensive and fast to implement. Standard components can be used. DSP chips are also special
  • DSP chips also offer the advantage that they allow for further standard sound effects and adjustments at the same time.
  • the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non frontal radiating loudspeaker with respect to the amplitude, the phase response and the frequency response is made.
  • the attenuation signal sent out by the at least one front loudspeaker is preferably adjusted accordingly, since this signal contains no information for a listener.
  • Adjustment in particular of the phase can then be achieved via the delay element by the at least one non-frontal radiating speaker.
  • the delay element is configured for a delay to compensate for a latency of the output signal of the front loudspeaker caused by the FIR filter.
  • An FIR filter has a certain electronic signal transit time, which is preferably referred to as latency and must be compensated so that the attenuation signal and direct sound in the listener area essentially destructively interfere with one another.
  • the delay differences between the attenuation signal and the direct sound are also preferably taken into account, which may exist due to different spatial distances between the speakers involved and the listener area. As a result, it is particularly easy to achieve an adaptation of the output signals of the front loudspeaker, which leads to the attenuation of the direct sound.
  • the relative matching of the output signals of the front loudspeaker and the non-frontal loudspeaker to attenuate the unwanted direct sound causes a partially destructive interference between the output signal of the front loudspeaker and the unwanted direct sound of the non-frontal loudspeaker in the audience area.
  • the destructive interference is preferred here only partially, since preferably only the attenuation signal of the output signal substantially destructively interferes with the direct sound and any part of the output signal of the front speaker, which serves to reproduce own channel information, does not interact substantially by interference with the direct sound.
  • a particularly effective attenuation can be achieved, in which preferably the front loudspeaker preferably simultaneously reproduces its own channel information. This can save resources.
  • the relative adaptation of the output signals of the front loudspeaker and the non-frontal loudspeaker to attenuate the unwanted direct sound in the audience area relates to such output signals whose frequencies comprise the middle and high frequencies.
  • a person skilled in the audio field knows what is meant by middle and high tone range, in particular in contrast to the low frequency range. It has been shown that lower frequencies are difficult to locate for human hearing anyway. Therefore, at lower frequencies, the Haas effect essentially plays little or no role. Of these, preferred frequencies between about 0 Hz and 800 Hz, more preferably up to 300 Hz, more preferably between 50 Hz and 200 Hz and in particular between 100 Hz and 150 Hz are affected. This may also depend on a woofer used.
  • a maximum frequency results at most from the fact that from a certain pitch, the membrane of the speakers must be very small. Therefore, depending on the loudspeakers actually used, there may be a maximum frequency, preferably with respect to the non-frontal radiating speakers. This can, for. B. at 12 kilohertz (kHz) are.
  • Frontal and non-frontal loudspeakers may also preferably be so-called multi-way loudspeakers comprising midrange and tweeter (in the sense of the preferably radiated frequency ranges).
  • the use of additional tweeters may preferably provide for improved sound quality, increase the maximum frequency, and reduce directivity, thereby achieving a broad sweet spot.
  • a channel is associated with the front-end speaker, with a signal from an FIR filter being added to a channel signal to produce the output of the front speaker.
  • the signal from an audio channel and the attenuation signal can be simultaneously contained by the front speaker as an output signal.
  • the skilled person is aware of suitable circuits for the addition of an electrical audio signal.
  • the circuit is preferably digital.
  • the circuit may preferably be integrated in a DSP chip. In this case, the DSP chip may be the same chip on which there is also (at least) one FIR filter and / or one delay element.
  • the signal processing can be kept very simple and compact.
  • a high-pass filter is connected upstream of the FIR filter.
  • the filter is not supplied. This can reduce the processing power of the FIR filter, reduce latency, reduce power consumption, and make the filter simpler to design.
  • the restriction to exclude low frequencies from the attenuation of the FIR filter further reduces the required processing power of the DSP chip, so even cheaper chips can be used. It is particularly advantageous that FIR filters commonly require more computing power, the deeper they are to act in the frequency domain. This results in a synergistic effect.
  • the at least one front speaker can be made smaller, which makes the system more compact and improves the sound quality of the front speaker at high frequencies.
  • the high-pass filter may preferably be implemented using a DSP Chips, in particular by the same chip on which there is also (at least) a FIR filter and / or a delay element can be realized.
  • the high-pass filter has a cut-off frequency between 50 Hz and 200 Hz, preferably between 100 Hz and 150 Hz. These frequencies have been found to be particularly effective in achieving the above objectives. Also, filters for these frequencies can be realized particularly easily.
  • cut-off frequencies may be preferred. So the speaker system can be customized.
  • the non-frontal radiating loudspeakers include side loudspeakers and / or ceiling loudspeakers. As a result, a comprehensive surround sound experience can be generated.
  • the invention relates to a method for attenuating unwanted direct sound of at least one non-frontal-emitting loudspeaker in a loudspeaker system listener area for reproducing at least one channel, preferably as described above
  • the filter is an FIR filter and the delay element and the FIR filter are configured to relatively match the output signals of the front speaker and at least one non-frontal loudspeaker of a surround channel to attenuate unwanted direct sound of the non-frontal loudspeaker in a listener area.
  • the relative adjustment of the output signals of the front loudspeaker and the non-frontal radiating loudspeaker with respect to the amplitude, the phase response and the frequency response is made.
  • the relative adjustment of the output signals of the front loudspeaker and the non-frontal loudspeaker causes the attenuation of unwanted direct sound by partially destructive interference between the output of the front speaker and the unwanted direct sound of the non-frontal loudspeaker in the audience area.
  • the invention relates to a method for adapting an FIR filter and a delay song for attenuating unwanted direct sound at least at least one non-frontal radiating loudspeaker in a loudspeaker area for a loudspeaker system with at least 1 channel, preferably as described above, comprising the following steps:
  • a first measurement in the listener area in which an output signal of at least one front loudspeaker is generated from an electronic signal and measured in the direction of the loudspeaker system;
  • a second measurement in the listener area in which a direct sound from at least one non-frontal loudspeaker is generated from the electronic signal and measured in the direction of the loudspeaker system;
  • a third measurement is generated from the electronic signal, an output signal of the non-frontal-emitting speaker and is measured approximately at a preferred position of a reflection of the output signal in the emission direction of the non-frontal radiating speaker;
  • This method is preferably used to determine a filter function and / or suitable filter coefficients.
  • at least one microphone is preferably used.
  • the microphone can preferably be held in the measuring direction and / or should have a suitable measuring sensitivity at least in the measuring direction.
  • a highly directional measurement sensitivity of the microphone may be preferred in certain cases, but is usually not needed.
  • standard microphones and / or particularly compact microphones can be used for the measurement.
  • the measurement is preferably always preceded by the same electronic acoustic signal which is supplied to the different loudspeakers to produce an output signal.
  • the transfer function of the respective sound can be measured up to the listener area.
  • the direction in which is measured is preferably the same in the first measurement and the second measurement.
  • the only difference is that in measurement 1 only the at least one front loudspeaker, in measurement 2 a lateral / upper (not frontal radiating) loudspeaker produces an output signal. Therefore, in the first measurement, preferably the direct output signal of the front speaker is measured, in the second measurement preferably the direct sound.
  • the electronic signal for controlling the respective loudspeakers is preferably the same, so that only a transfer function is measured, which depends on the spatial conditions, the configuration of the loudspeaker system and the loudspeakers themselves.
  • the microphone is approximately at the preferred position of the surface to be reflected, so z. B. approximately where a wall is located. It is thereby measured in the direction of the non-frontal radiating loudspeaker, which in turn is preferably driven by the same electronic signal, with other loudspeakers simultaneously emitting no signal (as in the other measurements).
  • the measurement is preferably used to tune the frequency ranges, for example, the high and possibly.
  • Measurement 3 is preferably a pure tuning or optimization measure and is in principle not necessary for the mode of action.
  • measurement 2 is divided by measurement 1 in the frequency image.
  • Hdiff HDirectschaii / H Front, where HDirectschaii is preferably associated with the second measurement and HFront with the first measurement.
  • Hdiff is then preferably the filter function with which HFront is to be multiplied in order to achieve the attenuation or to adapt the level of the attenuation signal to the direct sound.
  • HFIR - Hdiff Front-
  • the measurement 3 in comparison to the measurement 2 preferably shows in which frequency ranges the two measurements, or the reflected (desired) sound and the undesired direct sound, basically differ (not only from the level).
  • the frequency range preferably only the frequency range must be observed and fed to the FIR filter, in which both signals are similar (except for the level).
  • the cutoff frequency of the high-pass filter is preferably set at approximately slightly below the frequency at which the two measured curves begin to diverge.
  • At least one microphone is used for the measurements and a control device of the loudspeaker system is configured to automatically adjust the FIR filter and the delay song.
  • At least one suitable microphone could be included in the delivery of the loudspeaker system. This could preferably be integrated in a remote control of the speaker system.
  • a suitable control device can be realized in particular by a suitable integrated circuit. It may also preferably be partially integrated essentially on a DSP chip, on which particularly preferably also at least one FIR filter and / or a delay song is present.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a speaker system of the prior art.
  • Figure 2 shows a further schematic representation of a speaker system of the prior art.
  • FIG. 3 shows schematically the basic principle of the attenuation of a direct sound.
  • Figure 4 shows the schematic structure of the speaker system.
  • Figure 5 shows a measurement of unwanted direct sound and desired reflected sound without attenuation.
  • Figure 6 shows a measurement of unwanted direct sound and desired reflected sound with attenuation.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a speaker system 1 of the prior art for generating surround sound. It is characterized by a non-frontal beaming
  • Speaker generates an output signal 5, which is reflected on a wall 8 6 and so in a listener 9 in the listener area 11 to create the feeling that the sound source would be at the place of reflection.
  • an unwanted direct sound 7 is generated by the non-frontal radiating speaker, which reaches a listener 9 in the listener area 11 due to the shorter path in front of the reflected sound 6. Due to the Haas effect, the listener 9 will make a location of the sound source due to the direct sound. Thus, the room sound experience to be generated by the reflected sound 6 is clouded.
  • Figure 2 shows an identical loudspeaker system 1 of the prior art. Here, an oriented in the direction of the wall 8, not frontal radiating speaker 3 is shown.
  • Figure 3 shows the basic principle of attenuation of unwanted direct sound 7. Links here is again the known from the prior art constellation for the production of ambient sound represented, in which undesirable direct sound 7 is formed.
  • Loudspeaker system 1 on the right side additionally has a front loudspeaker 13 whose output signal 15 contains an attenuation signal which attenuates the unwanted direct sound 7 by appropriate adaptation, so that only a strongly attenuated sound signal 17 arrives at a listener 9 in the listener area 11.
  • the listener reaches substantially only the desired, reflected sound 6 from a surround channel of a non-frontal loudspeaker 3.
  • FIG. 4 shows schematically the structure of the speaker system.
  • An electronic signal 19 of a surround channel is split at a signal splitter 21 and fed in a signal to a FIR filter 23, which is a front speaker 13 upstream.
  • the FIR filter By the FIR filter, the electronic signal 19 of the surround channel is adjusted so that the front speaker 13 generates an output signal which is used to attenuate the direct sound.
  • the electronic signal 19 of the surround channel in the other signal arm is timed by a delay element 25 before being supplied to a non-frontal radiating loudspeaker 3.
  • FIG. 5 shows a measurement in a listener range of reflected sound and direct sound as a function of time in the case of a pulse-like output signal of the non-frontal beam
  • FIG. 6 shows the same measurement with simultaneous attenuation of the direct sound according to the invention. It can be seen that essentially no direct sound is measured anymore. The surround sound effect is generated.
  • Embodiments of the invention can be used to carry out the invention and to arrive at the solution according to the invention.
  • the loudspeaker system according to the invention and the method are thus not limited in their embodiments to the above preferred embodiments. Rather, a variety of design variants is conceivable, which may differ from the illustrated solution.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem, bei dem ein seitlich und/oder zur Decke ausgestrahlter Kanal bzw. mehrere Kanäle verwendet werden, um durch Reflektion an Wänden und/oder Decken für ein Raumklangerlebnis im Zuhörerbereich zu sorgen. Das sind die sogenannten Raumklangkanäle, die durch nicht frontal strahlende Lautsprecher erzeugt werden. Dabei werden auch unerwünschte Ausgangssignale erzeugt, sogenannter Direktschall, der auf direktem Wege, ohne Reflektionen in den Zuhörerbereich gelangt und das Raumklangerlebnis stört. Zur Abschwächung des unerwünschten Direktschalls wird für jeden Raumklangkanal ein durch einen FIR-Filter entsprechend angepasstes Signal durch mindestens einen Frontlautsprecher ausgesandt. Die zeitliche Erzeugung eines Raumklangsignals wird dabei durch mindestens ein Verzögerungslied angepasst. In einem Zuhörerbereich treffen nun Direktschall und angepasstes Signal aufeinander, so dass der Direktschall abgeschwächt wird. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird unerwünschter Direktschall effektiv und einfach durch Verwendung mindestens eines Finite-Impulse-Response-Filters (FIR-Filter) mindestens ein Verzögerungsglied abgeschwächt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abschwächung von Direktschall und zur Bestimmung von Filterfunktionen zur Abschwächung von Direktschall.

Description

LAUTSPRECHERSYSTEM FÜR RAUMKLANG MIT UNTERDRÜCKUNG
UNERWÜNSCHTEN DIREKTSCHALLS
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem, bei dem ein seitlich und/oder zur Decke ausgestrahlter Kanal bzw. mehrere Kanäle verwendet werden, um durch Reflektion an Wänden und/oder Decken für ein Raumklangerlebnis im Zuhörerbereich zu sorgen. Das sind die sogenannten Raumklangkanäle, die durch nicht frontal strahlende Lautsprecher erzeugt werden. Dabei werden auch unerwünschte Ausgangssignale erzeugt, sogenannter Direktschall, der auf direktem Wege, ohne Reflektionen in den Zuhörerbereich gelangt und das Raumklangerlebnis stört. Zur Ab- schwächung des unerwünschten Direktschalls wird für jeden Raumklangkanal ein durch einen FIR-Filter entsprechend angepasstes Signal durch mindestens einen Frontlautsprecher ausgesandt. Die zeitliche Erzeugung eines Raumklangsignals wird dabei durch mindestens ein Verzögerungslied angepasst. In einem Zuhörerbereich treffen nun Direktschall und angepasstes Signal aufeinander, so dass der Direktschall abgeschwächt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abschwächung von Direktschall und zur Bestimmung von Filterfunktionen zur Abschwächung von Direktschall.
Hintergrund und Stand der Technik
Raumklangsysteme können dem Zuhörer das Erlebnis verschaffen, dass dieser allseitig von Klangquellen umgeben ist und sich somit„mitten im Geschehen" befindet. Dies ist vor allem bei Spielfilmen interessant, bei denen Klang- und visuelle Informationen in Einklang gebracht werden können, indem auch hinter dem Zuschauer Klänge erzeugt werden, welche zu den aktuellen Geschehnissen auf dem Bildschirm passen oder diese antizipieren. So können sehr realistische Eindrücke vermittelt werden. Auch bei Konzertmitschnitten ist diese Technik relevant.
Raumklangerlebnisse werden dabei im Vergleich zu normalen Stereoausstrahlungen oft als viel „packender" beschrieben. Bei Raumklangsystemen wird ausgenutzt, dass ein Zuhörer z. B. durch Bestimmung von Laufzeitdifferenzen zwischen beiden Ohren und der Auswertung
unterschiedlicher Schallpegel die Richtung, aus der ein Klang oder ein Geräusch kommt, bestimmen kann.
Ein Nachteil von Raumklangsystemen ist die erhöhte Zahl an benötigten Lautsprechern. Es werden typischerweise mindestens zwei weitere Lautsprecher benötigt, die in einem Bereich hinter dem Zuhörerbereich platziert werden, um die zusätzlichen, von weiteren Seiten
kommenden Klänge zu erzeugen. Die Kosten eines solchen Systems sind oft sehr hoch, außerdem ist aufgrund der Vielzahl der Lautsprecher der Platzbedarf höher. Für kleine Räume ist ein solches System schlichtweg nicht geeignet.
Es sind mittlerweile auch Systeme bekannt, welche Reflektionen von Wänden nutzen, um die Illusion zusätzlicher Klangquellen zu erzeugen. Dabei werden Lautsprecher, welche konventionell vor dem Zuhörer platziert sind, so ausgerichtet, dass der von ihnen erzeugte Schall an Wänden und/oder Decken reflektiert wird. Der reflektierte Klang scheint dabei für einen Zuhörer nicht mehr direkt von dem emittierenden Lautsprecher zu kommen, sondern von der Stelle oder dem Bereich an der Wand, an dem der Schall reflektiert wurde und von dort den Zuhörer erreicht. Die verwendeten Lautsprecher können dabei so ausgerichtet werden, dass unabhängig von der genauen Anordnung der Wände und Decken des Zuhörerraums das gewünschte Klangbild erzeugt werden kann.
Auf diese Art können Schallwellen von der Seite oder sogar von hinten und/oder über dem Zuhörer erzeugt werden, wodurch das Klangerlebnis intensiviert werden kann. Dabei kann nicht nur Klang mit mehr als zwei Kanälen erzeugt werden, sondern auch das Erlebnis eines gewöhnlichen Zweikanalsignals oder gar Monokanals„verbreitert" werden.
Jedoch haben diese Art von Systemen einen Nachteil, der sich bei„echten" Raumklangsystemen nicht ergibt. Trotz der Verwendung seitlich angeordneter und orientierter Lautsprecher zur Erzeugung der gewünschten Reflektion wird ein gewisser Anteil des Schalls den Zuhörer auf direktem Wege vom Lautsprecher zum Zuhörer erreichen. Dieser Schall erreicht aufgrund des gegenüber der Reflektion kürzeren Weges immer zuerst den Zuhörer. Auch wenn der Schallpegel dieses Direktschalls oftmals viel geringer ist als der gewünschte, reflektierte Schall, entsteht beim Zuhörer aufgrund des sogenannten Haas-Effekts der Eindruck, der Schall käme direkt vom Lautsprecher. Der vorgenannte psychoakustische Effekt besagt nämlich, dass ein Zuhörer einen Klang unter bestimmten Bedingungen primär aus der Richtung wahrnimmt, aus dem ihm das Signal zuerst erreicht. Dieser unerwünschte Direktschall vermindert somit das Raumklangerlebnis erheblich.
Durch die Verwendung sogenannter direktiver Lautsprecher kann der Direktschall minimiert werden. Dabei werden sogenannte waveguides, das sind kleine Elemente zur Schallführung, vor dem Lautsprecher platziert, welche sich positiv auf eine richtungstreue Emission auswirken. Ebenfalls können bevorzugt größere Lautsprecher verwendet werden, da diese eine höhere Direktivität aufweisen. Allerdings sind größere Lautsprecher weniger geeignet, hohe Töne zu erzeugen und vermindern die Kompaktheit des Systems. Diese Systeme haben außerdem den Nachteil, dass der sweet spot relativ klein ist.
Im Stand der Technik ist ebenfalls bekannt, durch sogenanntes Beamforming den Haas-Effekt zu vermindern. Dabei werden eine Vielzahl direktiver Lautsprecher verwendet, deren Ansteuerung so konfiguriert ist, dass durch Laufzeitanpassungen zwischen diesen Lautsprechern die
Klangausbreitung sehr genau gesteuert werden kann. So kann ein unerwünschter Direktschall nahezu vollständig vermieden werden. Allerding steigt die Anzahl der Lautsprecher und somit die Komplexität des Systems. Aufwendige DSP-Systeme (Digital-Signal Processing-Systeme) sind erforderlich. Oft sind die Anschaffungskosten eines Beamforming-Systems sehr hoch und die Kompaktheit geht verloren.
Daher fehlen im Stand der Technik günstige, flexible, kompakte und einfache Systeme zur Erzeugung von Raumklang, welche keine direktiven Lautsprecher benötigen, ohne zusätzliche Lautsprecher hinter dem Zuhörer auskommen und gleichzeitig einen breiten sweet spot haben.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lautsprechersystem sowie ein Verfahren zur Abschwächung von Direktschall ohne die Nachteile des Standes bereitzustellen. Insbesondere war es eine Aufgabe der Erfindung, ein kompaktes, einfaches, flexibles und kostengünstiges
Lautsprechersystem zur Erzeugung von Raumklang bereitzustellen, welches ohne zusätzliche Lautsprecher hinter dem Zuhörerbereich auskommt, keine direktiven Lautsprecher benötigt und keinen unerwünschten Direktschall erzeugt. Ein sweet spot sollte dabei möglichst groß sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lautsprechersystem für die Wiedergabe von mindestens 1 Kanal, umfassend
mindestens einen nicht frontal strahlenden Lautsprecher und einem dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher zugeordneten Kanal, der ein Raumklangkanal ist,
mindestens einen Frontlautsprecher und
pro Raumklangkanal einen dem Frontlautsprecher vorgeschalteten Filter und
pro Raumklangkanal mindestens ein dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher vorgeschaltetes Verzögerungsglied
wobei der Filter ein FIR-Filter ist und das Verzögerungsglied und der FIR-Filter konfiguriert sind für eine relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers eines Raumklangkanals zu einer Abschwächung eines unerwünschten Direktschalls des nicht frontal strahlenden Lautsprechers in einem Zuhörerbereich.
Bei dem erfinderischen Lautsprechersystem wird ein seitlich und/oder zur Decke ausgestrahlter Kanal bzw. mehrere Kanäle verwendet, um durch Reflektion an Wänden und/oder Decken für ein Raumklangerlebnis im Zuhörerbereich zu sorgen. Das sind die sogenannten Raumklangkanäle, die durch nicht frontal strahlende Lautsprecher erzeugt werden. Dabei werden auch unerwünschte Ausgangssignale erzeugt, sogenannter Direktschall, der auf direktem Wege, ohne Reflexionen, in den Zuhörerbereich gelangt und das Raumklangerlebnis stört. Zur Abschwächung des unerwünschten Direktschalls wird für jeden Raumklangkanal ein durch einen Finite-Impulse- Response-Filter (FIR-Filter) entsprechend angepasstes Signal durch mindestens einen Frontlautsprecher ausgesandt. Die zeitliche Erzeugung eines Raumklangsignals wird dabei durch mindestens ein Verzögerungslied angepasst. In einem Zuhörerbereich treffen nun Direktschall des Raumklangkanals und angepasstes Signal aufeinander, so dass der Direktschall abgeschwächt wird. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird unerwünschter Direktschall effektiv und einfach durch Verwendung eines FIR-Filters pro Raumklangkanal und mindestens eines Verzögerungsglieds pro Raumklangkanal abgeschwächt.
Ein Lautsprechersystem weist mindestens einen Kanal auf. Dann ist das Lautsprechersystem geeignet für die Erzeugung von Monophonie (Mono) und monophonem Raumklangkanal.
Bevorzugt sind mindestens 2 Kanäle. Die Wiedergabe von mindestens 2 Kanälen meint bevorzugt die Wiedergabe mindestens zweier separat kodierter Kanäle, deren Klanginformation unabhängig sein können. Die Wiedergabe von 2 separaten Kanälen in Stereo ist bereits seit längerem bekannt. Dabei enthält ein Audiokanal eine Audioinformation, die für das linke Ohr mindestens eines Zuhörers bestimmt ist und der andere eine für das rechte Ohr bestimmte Audioinformation, wobei die Informationen einer einzelnen Wiedergabe zugeordnet sind. Diese Informationen können unterschiedlich sein, um z. B. die verschiedenen räumlichen Positionierungen von Mitgliedern eines aufgenommenen Orchesterkonzerts wiederzugeben oder um mit„räumlich" verschieden positionierten Klangquellen eines auf einem Bildschirm wiedergegeben Films zu korrespondieren.
Ein Lautsprechersystem besteht typischerweise aus mindestens zwei Seiten- und einem Frontlautsprecher, insbesondere, wenn es sich um ein Zweikanalsystem (Stereo) handelt.
Grundsätzlich wird bei dem Lautsprechersystem ein elektrisches (Audio-) Signal in Schallwellen übersetzt, welche als Ausgangssignal(e) bezeichnet werden. Dafür wird eine geeignete Fläche des Lautsprechers, die Membran, in entsprechende Vibrationen versetzt wird, z. B. durch Elektromagneten. Die Ausgangsignale sind dabei zu unterscheiden in Ausgangssignale eines Frontlautsprechers und denen eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers.
Neben einem 2-Kanal Aufnahme- und Wiedergabesystem (Stereo) gibt es auch Mehrkanalsysteme, bei denen neben der Klanginformation für links und rechts weitere Raumklanginformationen wie z. B. mittlerer Kanal (Center) und Raumklangkanäle für hintere Klänge (entweder ein Kanal oder wiederum aufgeteilt in links und rechts) sowie einen Tieftonkanal auf dem Klangquellenmedium kodiert werden und von einem geeigneten System wiedergegeben werden können. Ein Raumklangkanal bezeichnet dabei Bevorzugterweise einen Kanal, der nicht ein Center- und/oder Tieftonkanal ist. Dabei kann die Kodierung sowohl auf einer korrespondierenden Anzahl diskreter Kanäle eines Wiedergabemediums als auch über eine sogenannte Matrixkodierung auf den zwei standardmäßigen Stereokanälen vorgenommen werden, so dass das Wiedergabemedium keine spezielle Eignung für Mehrkanalwiedergabe haben muss. Mehrkanalsysteme können somit standardmäßig bevorzugt 3 Kanäle, 4 Kanäle, 5 Kanäle, 6 Kanäle, 7 Kanäle, 8 Kanäle, 9 Kanäle 10 Kanäle und mehr als 10 Kanäle umfassen. Das Lautsprechersystem ist bevorzugt ein solches Mehrkanalsystem. Die Zahl der Kanäle muss dabei nicht mit der Anzahl der Lautsprecher übereinstimmen. Ein Fachmann weiß, welche Anzahl von Kanälen in Mehrkanalsystemen üblich sind. Ebenso weiß ein Fachmann, dass nicht alle Kanäle die volle zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite nutzen. Z. B. ist es bekannt, einen oder mehrere Kanäle nur für niedrige Frequenzen (Tieftonkanal bzw. Bass) zu verwenden. Dabei kann die Anzahl der Kanäle auch in der üblichen Notation, z. B. 5.1 , 7.1 etc. erfolgen, wobei die Zahl vor dem Punkt die Zahl der Kanäle bezeichnet, die die volle Frequenzbreite aufweisen und die Zahl nach dem Punkt die Anzahl der Bandbreitenbeschränkten Kanäle, bevorzugt Tieftonkanäle. Dabei kann bevorzugt die Anzahl der Kanäle des erfinderischen Lautsprechersystems alle üblichen Kanalkombination, die Raumklang erzeugen, umfassen. Die Kodierung kann dabei analog sein, oder in einem digitalen Format vorliegen. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Kodierung in einem Standardformat vorgenommen ist, wobei das Format ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Pro Logic II, Dolby Pro Logic I Ix, Dolby Pro Logic Hz, Dolby Digital, Dolby Digital Plus, Dolby Atmos, Dolby TrueHD, Dolby Virtual Speaker, DTS Coherent Acoustics, DTS- ES, DTS Neo:6, DTS Neo:X, DTS- HD Master Audio und/oder DTS:X. Ein Kanal umfasst bevorzugt die gesamte Toninformation, die bei einer Wiedergabe mindestens einem Lautsprecher zugeordnet werden kann. Dabei ist sowohl das elektrische Signal als auch das Ausgangssignal mindestens eines Lautsprechers umfasst.
Das Lautsprechersystem ist dabei bevorzugt mit einem geeigneten Decoder ausgerüstet, der die Mehrkanalinformation des Wiedergabemediums auslesen kann. Dabei wird die Mehrkanalinformation an die Anzahl der angeschlossenen Lautsprecher des Systems so angepasst, dass die Mehrkanalinformation möglichst sinnvoll im Sinne des bestmöglich erreichbaren Raumklangs mit der vorhandenen Zahl an Lautsprechern wiedergegeben wird. Geeignete Decoder sind dem Fachmann bekannt und standardmäßig verfügbar. Das Wiedergabemedium ist dabei bevorzugt ein von einem der folgenden Wiedergabegeräte auslesbares Medium: ein CD-Player, ein DVD Player, ein MP3 Wiedergabegerät, ein Mediaplayer bzw. Network Player, ein Tuner für Radioempfang, ein Minidisc-Player, ein Plattenspieler, ein Fernseher, ein Computer und weitere, dem Fachmann bekannte Vorrichtungen zur Wiedergabe von Audiosignalen. Das Medium selber kann dann die geeignete Form aufweisen, z. B. eine Compact Disc (CD) sein. Das Wiedergabegerät wird dabei bevorzugt per Kabel oder drahtlos an das Lautsprechersystem angeschlossen und überträgt die durch das Wiedergabemedium vorgegebene Information.
Ebenso ist das Lautsprechersystem bevorzugt mit einem Verstärker ausgerüstet, welcher die Information des vom Wiedergabegerät übertragenen und vom Decoder decodierten Signals verstärkt und an den bzw. die angeschlossenen Lautsprecher weitergibt. Bevorzugt ist dabei für jeden Kanal mindestens ein Verstärker vorhanden, insoweit die Anzahl der Lautsprecher dies zu- lässt und das jeweilige Mehrkanalsignal unterstützt wird. Einem oder mehreren Verstärkern kann bevorzugt eine Signalprozessierung, insbesondere ein Digital Signal Processing (DSP) vorgeschaltet sein, um ein Klangbild durch Prozessierung zu beeinflussen und einzustellen. Ein Verstärker kann z. B ein Klasse AB, D oder E Verstärker sein.
Das Lautsprechersystem ist dabei bevorzugt so aufgebaut, dass es mindestens einen Eingang aufweist, an den das Wiedergabegerät angeschlossen werden kann. Das Eingangssignal kann dabei bevorzugt analog und/oder digital sein. Da innerhalb des Lautsprechersystems bevorzugt digitale Schaltungen integriert sind, z. B. zur Durchführung von DSP oder als digitaler FIR Filter, kann es bevorzugt sein, vor diesen Schaltungen mindestens einen geeigneten Analog-Digital- Wandler (A/D-Wandler) zu verwenden um mindestens ein analoges Eingangssignal in ein digitales Signal umzuwandeln. Nach einer solchen Schaltung und vor mindestens einem Verstärker ist bevorzugt an geeigneter Stelle mindestens ein geeigneter Digital-Analog-Wandler vorhanden, der das Digitalsignal wieder in ein Analogsignal umwandelt, um dem Verstärker ein analoges Signal zuzuführen.
Pro Raumklangkanal weist das Lautsprechersystem mindestens einen nicht frontal strahlenden Lautsprecher auf. Die Bezeichnung„frontal" bezieht sich dabei auf einen direkt in Richtung Zuhörerbereich orientierten Lautsprecher, der den erzeugten Schall im Wesentlichen in diese Richtung abstrahlt. Der nicht frontal strahlende Lautsprecher ist dabei bevorzugt kein direktionaler (bzw. synonym:„direktiver") Lautsprecher. Dem Fachmann ist bekannt, dass jeder Lautsprecher eine Vorzugsrichtung aufweist, in die der Schall im Wesentlichen emittiert wird bzw. in die ein Ab- schallkegel orientiert ist. Mit direktivem oder direktionalem Lautsprecher ist bevorzug ein Lautsprecher gemeint, der keine Kanten, Hörner oder Schallführungen bzw. waveguides zur Verkleinerung eines Abschallkegels aufweist. Es können für die nicht frontal strahlenden Lautsprecher bevorzugt größere Lautsprecher verwendet werden, da diese eine höhere Direktivität aufweisen und dies einen für
Raumklangeffekte nachteiligen Direktschall vermindern kann. Allerdings sind größere
Lautsprecher weniger geeignet, hohe Töne zu erzeugen und vermindern die Kompaktheit des Systems. Daher wird bevorzugt ein für die jeweils gewünschten Eigenschaften (z. B. Größe des sweet spots, Frequenzhöhe) Kompromiss bzgl. der Größe verwendet.
Der„sweet spot" ist dabei bevorzugt der Bereich, bei dem das durch das Lautsprechersystem zu erreichende Klangbild im Wesentlich am besten erreicht wird, z. B. die Abschwächung des Direktschalls. Dieser Bereich wird beim Aufstellen und konfigurieren des Lautsprechersystems bestimmt und stimmt bevorzugt mit dem Zuhörerbereich überein. Der Zuhörerbereich kann sich z. B. mittig zwischen zwei auf verschiedenen Seiten positionierten seitlichen Lautsprechern befinden, etwa vor einem frontal strahlenden Lautsprecher. Seitlicher Lautsprecher wird im Folgenden bevorzugt synonym für nicht frontal strahlenden Lautsprecher verwendet. Eine typische Konstellation des Lautsprechersystems sieht dabei wie folgt aus: Es sind mindestens zwei in einer gewissen Entfernung voneinander positionierte seitliche Lautsprecher vorhanden, wobei sich einer links und einer rechts befindet. Auf jeder Seite können bevorzugt auch mehr als ein seitlicher Lautsprecher vorhanden sein. Links und rechts sind bevorzugt definiert aus Sicht des Zuhörerbereichs, welcher sich bevorzugt mittig vor den Lautsprechern befindet. Sieht man die gedachte Verbindungslinie, welche durch beide seitliche Lautsprecher verläuft, als Grenze zwischen vorne und hinten an, dann ist vorne der Bereich, in dem die Schallwellen der Lautsprecher im Wesentlichen hin strahlen. In etwa mittig zwischen dem linken und dem rechten seitlichen Lautsprecher ist bevorzugt mindestens ein zentraler Lautsprecher positioniert, welcher Schallwellen im Wesentlichen frontal in Richtung des Zuhörerbereichs ausstrahlt. Die seitlichen Lautsprecher strahlen dabei nicht frontal, sondern in einem gewissen Winkel α in Bezug auf die frontale Ausstrahlungsrichtung. Dieser Winkel α ist im Wesentlichen so gewählt, dass die Schallwellen an den Wänden des Raumes, in dem das Lautsprechersystem vorliegt, reflektiert werden und auf diesem Wege nach einer Reflektion im Wesentlichen den Zuhörerbereich erreichen. Ein linker, seitlicher Lautsprecher würde dabei in Richtung einer vom Zuhörerbereich aus linken Wand des Raumes abstrahlen, so dass die ausgesandten Schallwellen im Wesentlichen an dieser Wand reflektiert und so einen Zuhörer im Zuhörerbereich im Wesentlichen erreichen. Ein rechter, seitlicher Lautsprecher ist analog in Richtung einer rechten Wand des Raumes orientiert. Ein Fachmann weiß, auf welcher Weise und in welcher Richtung eine Reflektion im Bezug zur Orientierung der Wand und zur Einfallsrichtung des Schalls im Wesentlichen stattfindet. Der Fachmann weiß ebenso, dass eine von einem Lautsprecher emittierte Schallwelle nicht auf einer Linie verläuft, sondern einen gewissen Raumbereich vor dem Lautsprecher in einem gewissen Raumwinkel, den sogenannten Abschallkegel, einnimmt und dass dieser Abschallkegel mit größerer Entfernung vom Lautsprecher divergiert. Eine Schallrichtung und eine Reflektion betrifft dementsprechend niemals nur eine Richtung und einen Punkt auf der Wand, sondern einen größeren Bereich. Trotzdem kann die Schallausbreitung einer gerichteten Schallwelle in nicht allzu großer Entfernung bevorzugt durch eine Gerade annähernd beschrieben werden, dessen Schnittpunkt und Schnittwinkel mit der Wand dann annähernd zur Beschreibung der Richtung einer Reflektion herangezogen werden kann. Der reflektierte Klang scheint dabei für einen Zuhörer nicht mehr direkt von dem emittierenden Lautsprecher zu kommen, sondern von der Stelle oder dem Bereich an der Wand, an dem der Schall reflektiert wurde und von dort den Zuhörer erreicht. So kann ein Raumklangerlebnis geschaffen werden. Daher sind die nicht frontal strahlenden Lautsprecher mit Kanälen assoziiert, die Raumklangkanäle sind.
Zuhörerbereich ist bevorzugt da, wo sich ein Zuhörer vor dem Lautsprechersystem aufhält. Das kann bevorzugt vor dem mindestens einen Frontlautsprecher sein. Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Zuhörer (sein Kopf) und/oder der Zuhörerbereich mit den jeweils äußeren oder äußersten Lautsprechern in etwa ein gleichseitiges Dreieck bildet. Bevorzugt ist der Zuhörerbereich so groß, dass mindestens ein Zuhörer stehend oder sitzend bzw. sein Kopf von diesem umfasst wird. Besonders Bevorzugt betrifft dies zwei nebeneinanderstehende oder -sitzende Zuhörer bzw. deren Kopf, mehr bevorzugt 3, 4, 5, 6, 7, 8, oder 9 Zuhörer und insbesondere 10 Zuhörer. Es können aber auch mindestens 10, 15, 20, 50, 100, 300 oder 1.000 oder 10.000 Zuhörer bevorzugt sein. Es kann auch bevorzugt sein, dass der Zuhörerbereich mindestens 0,5 m2, mindestens 1 m2, mindestens 2 m2, mindestens 3 m2, mindestens 5 m2, mindestens 10 m2, mindestens 20 m2, mindestens 30 m2, mindestens 50 m2, mindestens 100 m2, mindestens 200 m2, mindesten 500 m2, mindestens 1.000 m2 oder mindestens 10.000 m2 groß ist. Das Lautsprechersystem würde bevorzugt gemäß der Größe des Zuhörerbereichs dimensioniert und/oder konfiguriert sein, jedoch würde das erfinderische Grundprinzip erhalten bleiben. Ebenso wäre das Lautsprechersystem im Verhältnis zu einer Vielzahl bekannter Lautsprechersysteme aus dem Stand der Technik mit einer vergleichbaren Raumklangfunktionalität und einem vergleichbaren Zuhörerbereich weiterhin als kompakt zu bezeichnen.
Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 40%, bevorzugt weniger als ± 20%, besonders bevorzugt weniger als ± 10 %, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5% und insbesondere weniger als ± 1 %. Ähnlich beschreibt bevorzugt Größen die ungefähr gleich sind. Teilweise beschreibt bevorzugt zu mindestens 5 %, besonders bevorzugt zu mindestens 10 %, und insbesondere zu mindestens 20 %, in einigen Fällen zu mindestens 40 %.
Ein nicht frontal strahlender Lautsprecher kann auch bevorzugt ein auf die Decke gerichteter, sogenannter Deckenlautsprecher sein. Diese Begriffe können bevorzugt ebenfalls synonym verwendet werden. Ein nicht frontal strahlender Lautsprecher kann somit mindestens einen seitlichen Lautsprecher und/oder mindestens einen Deckenlautsprecher umfassen. Ein auf die Decke gerichteter Lautsprecher emittiert Schallwellen im Wesentlichen in Richtung nach oben zu einer Decke eines Raumes, so dass Schallwellen an dieser reflektiert werden und mindestens einen Zuhörer im Zuhörerbereich von oben erreichen. So können zusätzliche Raumklangeffekte geschaffen werden. Die Abweichung des Deckenlautsprechers von einem frontal strahlenden Lautsprecher kann bevorzugt durch einen vertikalen Winkel ß beschrieben werden.
Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Auslenkung der nicht frontal strahlenden Lautsprecher des Lautsprechersystems, insbesondere die Winkel α und/oder ß, ab Werk bei der Herstellung festgelegt sind und sich an den Abmessungen und Geometrien durchschnittlicher Räume z. B. durchschnittlicher Wohnzimmer von Konsumenten orientieren. Ebenso kann bevorzugt sein, dass diese Winkel von einem Fachmann und/oder einem Konsumenten veränderbar und somit an individuell unterschiedliche Räumlichkeiten anpassbar sind. Eine solche Anpassung kann ebenfalls automatisch geschehen. Das Lautsprechersystem umfasst des Weiteren mindestens einen Frontlautsprecher. Dieser emittiert die Schallwellen im Wesentlichen in Richtung des Zuhörerbereichs. Dabei kann der mindestens eine Frontlausprecher bevorzugt verschiedene Funktionalitäten des
Raumklangsystems erfüllen. Er kann z. B. einen eigenen Kanal innerhalb des
Raumklangsystems abbilden, den sogenannten Centerlautsprecher, auf dessen Kanal bspw. bei Filmen oft Dialoge kodiert werden.
Es kann ebenfalls bevorzugt sein, einen Frontlautsprecher für mindestens einen Kanal bereitzustellen, der auch über einen nicht frontal strahlenden Lautsprecher emittiert wird, z. B. einen (linken und einen rechten) Frontlautsprecher für zwei Kanäle des Stereoklangs und/oder für jeden weiteren Raumklangkanal.
Es kann ebenfalls bevorzugt sein, dass der mindestens eine Frontlautsprecher einen Tieftonkanal bildet. Dem Fachmann ist bekannt, dass tiefe Frequenzen von einem Zuhörer nur in einem geringeren Maße bis gar nicht lokalisiert werden können und daher der genaue Ausstrahlungsort innerhalb eines Raumes wenig relevant ist. Daher können tiefe Töne auch frontal auf einem einzigen Kanal ausgestrahlt werden. Der Frontlausprecher kann diesbezüglich von seinen Abmessungen her angepasst sein, insbesondere kann er größer sein als z. B. kleinere, eher für höhere Frequenzen geeignete nicht frontal strahlende Lautsprecher. Der Tieftonkanal kann dabei bevorzugt nicht als eigener Kanal kodiert sein, sondern aus mindestens einem, bevorzugt mehreren Kanälen, welche durch einen Tiefpass gefiltert werden, erzeugt werden. Es kann ebenso bevorzugt sein, dass ein Tieftonkanal durch mindestens einen zusätzlichen Lautsprecher, einen sogenannten Subwoofer wiedergegeben wird, deren Ort und/oder Orientierung im
Wesentlichen beliebig ist.
Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Tieftonkanal auf mehreren Kanälen und/oder
Lautsprechern bzw. sogar auf allen Kanälen wiedergegeben wird.
Bevorzugt wird der Frontlautsprecher neben den oben genannten Aufgaben oder aber auch ausschließlich verwendet zur Aussendung eines Ausgangssignals, welches unerwünschten Direktschall eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers abschwächt.
Das Ausgangssignal kann demnach nur ein Signal zur Abschwächung sein, und/oder die
Toninformation (mindestens einen) Kanals beinhalten. Das Signal zur Abschwächung wird dabei bevorzugt als Abschwächungssignal bezeichnet, welches alleine oder gemeinsam mit einem Audiokanal das Ausgangssignal des Frontlautsprechers bildet.
Trotz der Verwendung orientierter, nicht frontal strahlende Lautsprecher zur Erzeugung der gewünschten Reflektion wird ein gewisser Anteil des Schalls den Zuhörerbereich auf direktem Wege von Lautsprecher zum Zuhörerbereich erreichen. Dieser Schall, im Weiteren Direktschall genannt, erreicht aufgrund des gegenüber der Reflektion kürzeren Weges immer vorher den Zuhörer. Auch wenn der Schallpegel dieses Signals oftmals viel geringer ist als der gewünschte, reflektierte Schall, entsteht beim Zuhörer aufgrund des sogenannten Haas-Effekts der Eindruck, der Schall käme direkt vom Lautsprecher. Der vorgenannte psychoakustische Effekt besagt nämlich, dass ein Zuhörer einen Klang unter bestimmten Bedingungen immer primär aus der Richtung wahrnimmt, aus dem ihm das Signal zuerst erreicht. Dieser unerwünschte Direktschall vermindert somit das Raumklangerlebnis erheblich. Ein Fachmann weiß, wie ein Schallsignal durch ein räumlich in Überlappung gebrachtes, zweites Schallsignal durch Interferenz abgeschwächt und/oder ausgelöscht werden kann. Dafür ist insbesondere eine im Wesentlichen destruktive Interferenz zwischen diesen beiden Signalen erforderlich. Dabei sendet der frontal strahlende Lautsprecher das zweite Schallsignal aus, um das unerwünschte Schallsignal des Direktschalls abzuschwächen. Dabei wird pro Kanal eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers ein solches Signal zur Abschwächung ausgesendet. Dieses kann bevorzugt von einem einzigen Frontlautsprecher oder mindestens einem
Frontlautsprecher pro Kanal ausgesendet werden. Dieses Abschwächungssignal kann gleichzeitig mit einem Kanal von einem Frontlautsprecher ausgesendet werden oder als einziges Ausgangssignal des Frontlautsprechers.
Dabei sind von einem Lautsprecher ausgesandte Schallsignale, Schallwellen oder auch
Ausgangssignale bevorzugt räumlich ausgebreite Schallwellen mit einer spektralen Verteilung, wobei jeder ausgesandten Frequenz an jedem Ort zu jeder Zeit eine Amplitude sowie eine relative Phase gegenüber jeder anderen ausgesandten Frequenz sowie eine absolute Phase zugeordnet werden kann. Einem Fachmann ist bekannt, welche Größen zur vollständigen Beschreibung einer Schallwelle benötigt werden. Eine Schallwelle ist dabei bevorzugt einer Überlagerung einer Vielzahl von Einzelschwingungen.
Eine Abschwächung des Direktschalls soll bevorzugt im Zuhörerbereich erreicht werden. Dort, wo die Abschwächung besonders gut ist bei gleichzeitig gutem Raumklangerlebnis aufgrund reflektierter Signale ist bevorzugt der sweet spot. Dieser stimmt bevorzugt mit dem
Zuhörerbereich überein. Abschwächung bedeutet dabei bevorzugt, dass der Direktschall messbar kleiner wird. Eine Abschwächung bezieht sich dabei bevorzugt auf eine Schallintensität. Eine bevorzugte Größe der Abschwächung ist bspw. abhängig von den Räumen, in denen das Lausprechersystem vorliegt sowie von der genauen Konstellation des Systems (z.B. Ausrichtung und/oder Typ der nicht frontal strahlenden Lautsprecher). Diese Faktoren haben einen Einfluss auf den Direktschall. Es wird in Fachkreisen häufig davon ausgegangen, dass dieser Direktschall um mindestens 10 dB geringer sein sollte als der reflektierte Schall des Raumklangkanals, damit der Haas-Effekt nicht auftritt. Daher wird eine Abschwächung bevorzugt, die dieses Verhältnis zwischen unerwünschtem Direktschall und reflektiertem Raumklangsignal sicherstellt. Da die Intensität des Direktschalls aufgrund der nicht frontalen Abstrahlung bei sachgemäßer
Konfiguration des Systems und bei nicht zu weit von den Lautsprechern entfernten Wänden (an denen der Schall reflektiert wird) von vorne herein geringer ist als das reflektierte Signal, sind bevorzugt geringere Abschwächungen als 10 dB ausreichend. Eine Abschwächung kann bevorzugt mindestens einen Faktor 2 mindestens in mindestens einem Bereich des
Zuhörerbereichs, insbesondere im kompletten Zuhörerbereich betragen. Es sind ebenso
Abschwächungen um mindestens einen Faktor 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 100, 200, 300, 400, 500 oder 1000 möglich. Eine Abschwächung kann ebenso in dB ausgedrückt werden, dabei sind Extinktionsverhältnisse von mindestens 3 dB, mindestens 10 dB, mindestens 20 dB, mindestens 30 dB oder mindestens 40 dB bevorzugt. Die Abschwächung ist bevorzugt so stark, dass eine Wahrnehmung des abgeschwächten, unerwünschten Direktschalls vom menschlichen Gehör im Wesentlichen verhindert wird und es im Wesentlichen zu keiner Trübung des Raumschalls durch den Haas-Effekt kommt. Dabei kann es bevorzugt sein, nur bestimmte Frequenzbereiche des Signals abzuschwächen. Z. B. können tiefe Frequenzbereiche, bspw. von ca. 0 Hz - 300 Hz, bevorzugt 50 Hz - 200 Hz, besonders bevorzugt zwischen 100 Hz und 1 50 Hz von der Abschwächung ausgenommen sein. Ein Grund dafür kann z. B. in der schwierigen Lokalisierbarkeit solch tiefer Töne liegen. Auch höhere Frequenzen können von der
Abschwächung ausgenommen werden und/aber nicht als Ausgangsignale erzeugt werden, da sie z. B. vom menschlichem Ohr im Wesentlichen nicht wahrgenommen werden und/oder von Lautsprechern einer bestimmten Mindestgröße nur schwierig erzeugt werden können. Es hat sich u. a. in Experimenten gezeigt, dass durch das erfinderische Lautsprechersystem ausreichende Abschwächung in einem Zuhörerbereich erreicht werden kann, um den Haas-Effekt im
Wesentlichen zu verhindern.
Einem Frontlautsprecher des Lautsprechersystems ist mindestens ein Filter vorgeschaltet. Dabei wird pro Raumklangkanal ein Filter verwendet. Dieser ist weiterhin dem dem Lautsprecher vorgeschaltetem Verstärker vorgeschaltet. Der Filter ist ein Finite-Impulse-Response-Filter (FI R- Filter). Dieser Filter weist eine endliche Impulsantwort auf und ist in Fachkreisen bekannt. Der Filter ist bevorzugt ein digitaler Filter. Digitale Filter sind besonders einfach und kostengünstig realisierbar.
FI R-Filter sind leicht zu realisieren, kostengünstig und sind bezüglich ihrer Signalantwort besonders stabil und wenig anfällig für Schwingungen im Vergleich zu Infinite-Impulse-Response Filtern (I I R-Filter), also Filtern mit unendlicher Impulsantwort.
Ein FI R-Filter wird bevorzugt realisiert durch eine integrierte Schaltung, z. B. einem
Mikroprozessor. Es können auch andere integrierte Schaltungen, welche in der digitalen
Elektronik zur schnellen Datenverarbeitung verwendet werden können, zum Einsatz kommen. Z. B. kann ein FI R-Filter durch einen DSP- Prozessorchip realisiert werden. Eine integrierte
Schaltung kann dabei auch mehrere FI R-Filter umfassen. Insbesondere digitale FI R-Filter sind besonders leicht zu programmieren. Es war überraschend , dass zur Abschwächung eines Direktschalls eines Raumklangkanals ein FI R-Filter verwendet werden konnte, welcher darüber hinaus durch einen kostengünstigen und einfach und schnell zu programmierenden Standard DSP-Chip realisiert werden kann. So können Kosten gespart und die Entwicklungszeiten des Lautsprechersystems niedrig gehalten werden.
Einem nicht frontal strahlenden Lautsprecher ist ein Verzögerungsglied vorgeschaltet, mit dem die Laufzeit eines elektronischen Signals verändert werden kann. Dieses ist bevorzugt dem Verstärker vorgeschaltet. Dieses Verzögerungsglied funktioniert bevorzugt auf digitaler Basis. Mit dem Verzögerungsglied kann ein bestimmtes elektronisches Signal, welches zu einem vom nicht frontal strahlenden Lautsprecher erzeugtem Ausgangssignal werden soll, innerhalb des zeitlichen Einstellungsbereichs des Verzögerungsglieds verzögert werden. Diese Verzögerung kann dabei bevorzugt einige Nanosekunden (ns), einige Mikrosekunden ( ts), einige Millisekunden (ms) und/oder bis zu 0,5 Sekunden (s) betragen und ist mit einer geeigneten Auflösung einstellbar. Besonders bevorzugt ist eine Verzögerung zwischen 1 ts und 10 ms mit einer Auflösung von weniger als 10 is.
Ein Verzögerungsglied wird bevorzugt realisiert durch eine integrierte Schaltung, z. B. einem Mikroprozessor. Es können auch andere integrierte Schaltungen, welche in der digitalen
Elektronik zur schnellen Datenverarbeitung verwendet werden können, zum Einsatz kommen. Z. B. kann ein Verzögerungsglied durch einen DSP- Prozessorchip realisiert werden. Eine integrierte Schaltung kann dabei auch mehrere Verzögerungsglieder umfassen. FIR-Filter und Verzögerungsglied(er) können auf der selben integrierten Schaltung, z. B. einem DSP-Chip, realisiert sein. So kann ein besonders einfaches, kostengünstiges und effizientes System bereitgestellt werden.
Bei dem Lautsprechersystem sind ein Verzögerungsglied und ein Filter konfiguriert für eine relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers eines Raumklangkanals zu einer Abschwächung eines unerwünschten Direktschalls dieses nicht frontal strahlenden Lautsprechers in einem
Zuhörerbereich. Somit kann die oben geschilderte Abschwächung eines unerwünschten
Direktschalls bevorzugt durch eine Anpassung des Filters und des Verzögerungsglieds erreicht werden, indem der FIR-Filter eine adäquate Impulsantwort aufweist und das Verzögerungsglied eine passende Verzögerung des elektronischen Signals verursacht. Ein Fachmann weiß, wie eine zumindest teilweise destruktive Interferenz zwischen einem Direktschall und einem
Abschwächungssignal zu erreichen ist. Nun, da sich überraschenderweise herausgestellt hat das eine Abschwächung auch mit dem beschriebenen Lautsprechersystem möglich ist, kann dieses Wissen übertragen werden, um mit den Komponenten des Lausprechersystems eine gewünschte Abschwächung zu erreichen. Z. B. kann in einem einfachen Ausführungsbeispiel ein FIR-Filter so konfiguriert sein, dass ein elektronisches Signal eines Raumklangkanals (Phasen-) invertiert wird und gleichzeitig (bevorzugt frequenzabhängig) vom Pegel her angepasst wird. Dieses Signal wird dann dem Frontlautsprecher zugeführt. Auf diese Art kann ermöglicht werden, dass das
Ausgangssignal eines dem Filter nachgeschalteten Frontlautsprechers im Zuhörerbereich invertiert und ansonsten gleich stark ist zu einem unerwünschten Direktschall eines nicht-frontal strahlenden Lautsprechers des Raumklangkanals. Jedoch kann es sein, dass aufgrund der unterschiedlichen Distanzen des nicht-frontal strahlenden Lautsprechers und des
Frontlautsprechers zum Zuhörerbereich und aufgrund der elektronischen Signalverzögerung (Latenz), die einem FIR-Filter inhärent ist, diese beiden Schallsignale nicht gleichzeitig im Zuhörerbereich ankommen. Eine Gleichzeitigkeit der so erzeugten, überlappenden
Ausgangssignale ist jedoch wichtig für die zur Abschwächung erforderliche destruktive
Interferenz. Daher wird über das Verzögerungsglied eingestellt, dass der Direktschall und das dazu invertierte und im Pegel angepasste Signal im Wesentlichen gleichzeitig in einem
Zuhörerbereich ankommen.
Bevorzugt gleicht dabei das Verzögerungsglied im Wesentlichen die Signalverzögerung eines FIR-Filters aus.
Ein bevorzugter elektronischer Aufbau ist wie folgt: Ein elektronisches Signal eines
Raumklangkanals wird an einer elektronischen Signalweiche aufgeteilt und in einem Signalarm einem FIR-Filter zugeführt, der einem Frontlautsprecher vorgeschaltet ist. Durch den FIR-Filter wird das elektronische Signal des Raumklangkanals so angepasst, dass der Frontlautsprecher ein Ausgangssignal erzeugt, welches zur Abschwächung des Direktschalls dient. Gleichzeitig wird das elektronisches Signal des Raumklangkanals in dem anderen Signalarm durch ein
Verzögerungsglied zeitlich angepasst, bevor es einem nicht frontal strahlenden Lautsprecher zugeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass die Interferenz im Wesentlichen destruktiv ist und im Zuhörerbereich im gewünschten spektralen Bereich die gewünschte Abschwächung erreicht wird. Das bedeutet, die Übereinstimmung der sich abschwächenden Signale muss nicht perfekt sein, es reicht, dass die bevorzugte Abschwächung erreicht wird, die zu einer Verbesserung des Raumklangerlebnisses führt. So ist das Lautsprechersystem ein besonders einfaches System zur Raumklangerzeugung, bei dem der sweet spot relativ groß sein kann. Durch die bevorzugte Verwendung nicht direktionaler nicht frontal strahlender Lautsprecher ist dabei der Zuhörerbereich überraschend groß.
Es gibt pro Raumklangkanal bevorzugt mindestens ein Verzögerungsglied. Sollten pro
Raumklangkanal mehrere nicht-frontal strahlende Lautsprecher verwendet werden, so reicht bevorzugt ein Ausgangssignal eines Fronlautsprechers zu Abschwächung und die Verwendung eines einzigen FIR-Filters aus. Die Laufzeitunterschiede des Direktschalls der verschiedenen nicht-frontal strahlenden Lautsprecher können dabei z. B. über jeweilige, den nicht-frontal strahlenden Lautsprechern vorgeschaltete Verzögerungslieder individuell angepasst werden. So kann pro Raumklangkanal, auch wenn mehrere nicht-frontal strahlende Lautsprecher verwendet werden, ein einziger Fl R-Filter zur Abschwächung des Direktschalls verwendet werden. Es war überraschend, dass hierdurch ein sehr breiter Zuhörerbereich, indem der Direktschall effektiv ausgelöscht wird, erzeugt werden kann, ohne mehrere FIR-Filter verwenden zu müssen.
Es kann aber auch bevorzugt sein, nur ein Verzögerungsglied pro Raumklangkanal auch bei mehreren nicht frontal strahlenden Lautsprechern zu verwenden, insbesondere, wenn diese Lautsprecher räumlich nah beieinander liegen und eine separate Laufzeitanpassung an das Abschwächungssignal nicht benötigt wird.
Der Frontlautsprecher kann bevorzugt als Ausgangssignal neben dem explizit zur
Abschwächungssignal eines Raumklangsignals aufbereiteten Signals mindestens eines FIR- Filters einen eigenen Kanal wiedergeben, z. B. einen klassischen Stereokanal (links oder rechts) oder einen Centerkanal. Diese Signale können gleichzeitig als Ausgangssignal vorhanden sein, da die Energie des Abschwächungssignals bei der Erzeugung der zumindest teilweisen destruktiven Interferenz verbraucht wird und somit von einem Zuhörer nicht mehr
wahrgenommen wird, wobei die Energie des eigenen Kanals an das Ohr eines Zuhörers gelangen kann und ungetrübt wahrgenommen werden kann.
Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Konfiguration des mindestens einen FIR-Filters und die Verzögerung eines Verzögerungslieds werksseitig bei der Herstellung festgelegt werden und sich an den Abmessungen und Geometrien durchschnittlicher Räume z. B. durchschnittlicher Wohnzimmer von Konsumenten orientieren. Ebenso kann bevorzugt sein, dass die Konfiguration zur Abschwächung eines Direktschalls automatisiert oder manuell an individuell unterschiedliche Räumlichkeiten, Situationen und/oder Zuhörerbereiche angepasst werden kann.
Zur Verdeutlichung der Erfindung möchten sollen nun verschiedene Konstellationen aufgeführt werden, welche von dem Lautsprechersystem abgedeckt werden:
-Es gibt pro Raumklangkanal ein Verzögerungsglied mit einem nachgeschalteten, seitlich/zur Decke gerichteten Lautsprecher. Es gibt dabei einen Filter mit einem nachgeschalteten
Frontlautsprecher zur Abschwächung des Direktschalls.
-Es gibt pro Raumklangkanal ein Verzögerungsglied mit einem nachgeschalteten, seitlich/zur Decke gerichteten Lautsprecher mit einem vorgeschalteten Verzögerungsglied. Es gibt dabei einen Filter mit mehreren nachgeschalteten Frontlautsprechern zur Abschwächung des
Direktschalls.
-Es gibt pro Raumklangkanal ein Verzögerungsglied mit mehreren nachgeschalteten, seitlich/zur Decke gerichtete Lautsprechern. Es gibt dabei einen Filter mit einem oder mehreren
nachgeschalteten Frontlautsprechern zur Abschwächung des Direktschalls. Diese Konstellation stellt einen besonders einfachen Aufbau dar, der in überraschender Weise für hervorragenden Raumklang sorgt, insbesondere wenn die nicht frontal strahlenden Lautsprecher räumlich nah beieinander liegen.
-Es gibt pro Raumklangkanal mehrere Verzögerungsglieder mit mehreren nachgeschalteten seitlich/zur Decke gerichtete Lautsprechern (bevorzugt einem pro Verzögerungsglied). Ansonsten wie oben, einer oder mehrere Frontlausprecher, aber nur ein Filter für jeden Raumklangkanal. Hierdurch kann eine besonders gute Anpassung der Ausgangssignale erreicht werden, der Raumklang hat eine hohe Qualität und einen breiten sweet spot, sogar in Konstellationen, bei denen die nicht frontal strahlenden Lautsprecher nicht nah beieinander liegen.
- Wie vorstehend, es kann dabei auch einen Frontlausprecher mit mehreren vorgeschalteten Filtern zur Abschwächung des Direktschalls mehrerer Raumklangkanäle geben, wobei ein Filter pro Raumklangkanal verwendet wird. Diese Konstellation bietet besondere Vorteile. Durch die Verwendung nur einen Frontlausprechers kann das System besonders kompakt, einfach und günstig gehalten werden. Es war überraschend, dass bei Verwendung nur eines
Frontlausprechers mit jeweils einem pro Raumklangkanal vorgeschaltetem FIR-Filter zur Auslöschung von Direktschall ein hervorragendes Raumklangerlebnis mit breitem sweet spot erzielt werden konnte.
-Es werden jedoch nicht mehrere FIR-Filter für einen Raumklangkanal verwendet werden, z. B. zur Abschwächung verschiedener seitlich/zur Decke gerichteter Lautsprecher dieses Kanals. Eine Anpassung an mehrerer seitlich/zur Decke gerichteter Lautsprecher eines Raumklangkanals ist jedoch besonders einfach über mehrere Verzögerungsglieder möglich. So bleibt der Aufbau sehr einfach bei gleichzeitig verbesserter Leistung.
Es war überraschend, dass ein FIR-Filter zur Abschwächung eines Raumklangkanals, auch bei einer Verwendung mehrerer nicht frontal strahlender Lautsprecher pro Raumklangkanal, ausreichend ist, um die gewünschte Abschwächung zu erreichen. So können Kosten gespart werden und das Lautsprechersystem ist besonders, einfach und somit robust, kompakt und kostengünstig.
Es war ebenso überraschend, dass durch die Erfindung auf einfache Weise alle Konstellationen abgedeckt werden konnten, welche für ein ungetrübtes Raumklangelebnis relevant sind.
Es war darüber hinaus überraschend, dass durch solch ein Lautsprechersystem ein hochwertiges Raumklangerlebnis ohne den Zuhörerbereich umgebende (z. B. hinter diesem platzierte) und/oder direktive Lautsprecher erzeugt werden kann. So kann ein kompaktes Lautsprechersystem zur Erzeugung von Raumklang bereitgestellt ist, welches durch Verwendung weniger, einfacher und kostengünstiger Komponenten besonders preiswert, kompakt und einfach in der Herstellung gehalten werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform werden der mindestens eine nichtfrontale Lautsprecher und der mindestens eine Frontlautsprecher in geringem räumlichen Abstand zueinander positioniert. Der Abstand zwischen zwei Lautsprechern ist dabei bevorzugt geringer als die Größe der verwendeten Lautsprecher. Mit Abstand zwischen den Lautsprechern ist bevorzugt der räumliche Bereich zwischen den äußeren Begrenzungen zweier benachbarter Lausprecher gemeint. So kann eine besonders effektive Auslöschung des Direktschalls in einem breiten Zuhörerbereich erreicht werden, weil ein sehr guten Überlapp der anzupassenden Ausgangssignale erreicht werden kann.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass kleine nicht frontale Lautsprecher verwendet werden, die besonders wenig direktiv sind. So kann ein besonders breiter Abstrahlbereich des reflektierten Raumklangkanals erreicht werden, gleichzeitig funktioniert die Auslöschung des Direktschalls sehr gut.
Als Beispiel können nicht frontal strahlende Lautsprecher einen Membrandurchmesser (gibt bevorzugt die Größe des Lautsprechers an) von 50 Millimeter (mm) oder weniger, bevorzugt von 40 mm oder weniger, besonders bevorzugt von 30 mm oder weniger und insbesondere von 20 mm oder weniger aufweisen. Dabei könnte der Abstand zwischen Frontlautsprecher und benachbarten nicht frontal strahlenden Lautsprechern bevorzugt ebenfalls kleiner als die Größe des nicht frontal strahlenden Lautsprechers sein.
Es war besonders überraschend, dass kompaktes Systeme, bevorzugt mit den vorstehenden Eigenschaften, nicht nur durch ihre geringe Größe, sondern gleichzeitig durch einen besonders großen sweet spot bestechen.
Dabei kann weiterhin bevorzugt sein, dass ebenfalls der Frontlautsprecher nicht besonders groß und somit nicht besonders direktiv und/oder gerichtet (bevorzugt bezogen auf die Divergenz des Abschallkegels) ist. Dadurch kann der Überlapp zwischen Direktschall und Abschwächungssignal bevorzugt vergrößert und ein ausgedehnter sweet spot erreicht werden. Dabei kann der Frontlausprecher einen Membrandurchmesser von 70 mm oder weniger, bevorzugt von 60 mm oder weniger, besonders bevorzugt von 50 mm oder weniger, stärker bevorzugt von 40 mm oder weniger und insbesondere von 30 mm oder weniger aufweisen. Bevorzugterweise muss ein Frontlautsprecher jedoch nicht genauso groß sein wie ein nicht frontal strahlender Lautsprecher.
Dabei kann es auch bevorzugt sein, dass oben genannte Größe in Bezug auf die Größe des Zuhörerbereichs und/oder des zu demnach zu erzeugenden Schalldrucks skaliert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein FIR-Filter und/oder mindestens ein Verzögerungsglied durch einen DSP-Chip realisiert. Dabei kann bevorzugt ein einziger DSP-Chip für das Lautsprechersystem verwendet werden. Dadurch ist dieses besonders kompakt und kostengünstig. Es können ebenso bevorzugt mehrere DSP-Chips verwendet werden. Dadurch kann eine besonders gute Einstellbarkeit und/oder Konfigurierbarkeit des Lautsprechersystems erreicht werden.
Ein solches System ist besonders einfach, kostengünstig und schnell zu realisieren. Es können Standardkomponenten verwendet werden. DSP-Chips sind außerdem besonders
energieeffizient. DSP-Chips bieten weiterhin den Vorteil, dass mit ihnen weitere, standardmäßig bekannte Klangeffekte und -anpassungen gleichzeitig möglich sind. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers in Bezug auf die Amplitude, den Phasengang und den Frequenzgang vorgenommen. So kann bevorzugt eine im
Wesentlichen destruktive Interferenz zwischen Direktschall und Abschwächungssignal im
Zuhörerbereich erreicht werden. Dabei wird bevorzugt im Wesentlichen das durch den mindestens einen Frontlautsprecher ausgesendete Abschwächungssignal entsprechend angepasst, da dieses Signal keine Informationen für einen Zuhörer enthält. Eine (feine)
Anpassung insbesondere der Phase kann dann über das Verzögerungsglied auch durch den mindestens einen nicht frontal strahlenden Lautsprecher erzielt werden.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems ist das Verzögerungsglied konfiguriert für eine Verzögerung zum Ausgleich einer durch den FIR- Filter verursachten Latenz des Ausgangssignals des Frontlautsprechers. Ein FIR-Filter weist eine gewisse elektronische Signallaufzeit auf, welche bevorzugt als Latenz bezeichnet wird und kompensiert werden muss, damit Abschwächungssignal und Direktschall im Zuhörerbereich im Wesentlichen destruktiv miteinander interferieren. Natürlich werden dabei bevorzugt ebenso die Laufzeitdifferenzen zwischen Abschwächungssignal und Direktschall berücksichtigt, welche aufgrund unterschiedlicher räumlicher Distanzen zwischen den beteiligten Lautsprechern und dem Zuhörerbereich bestehen kann. Dadurch kann besonders einfach eine Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers erreicht werden, welche zur Abschwächung des Direktschalls führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems verursacht die relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers zur Abschwächung des unerwünschten Direktschalls eine teilweise destruktive Interferenz zwischen dem Ausgangssignal des Frontlautsprechers und dem unerwünschten Direktschall des nicht frontal strahlenden Lautsprechers im Zuhörerbereich. Die destruktive Interferenz ist hier bevorzugt nur teilweise, da bevorzugt nur das Abschwächungssignal des Ausgangssignals im Wesentlichen destruktiv mit dem Direktschall interferiert und der etwaige Teil des Ausgangssignals des Frontlautsprechers, welcher zur Wiedergabe eigener Kanalinformationen dient, im Wesentlichen nicht durch Interferenz mit dem Direktschall wechselwirkt. So kann eine besonders effektive Abschwächung erreicht werden, bei der bevorzugt der Frontlautsprecher bevorzugt gleichzeitig eigene Kanalinformationen wiedergibt. So können Ressourcen gespart werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems betrifft die relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers zur Abschwächung des unerwünschten Direktschalls im Zuhörerbereich solche Ausgangssignale, deren Frequenzen den Mittel- und Hochtonbereich umfassen. Ein Fachmann im Audiobereich weiß, was mit Mittel- und Hochtonbereich, insbesondere in Abgrenzung zum Tieftonbereich gemeint ist. Es hat sich gezeigt, dass tiefere Frequenzen für das menschliche Gehör ohnehin schwierig zu lokalisieren sind. Daher spielt der Haas-Effekt bei niedrigeren Frequenzen im Wesentlichen nur eine geringe bzw. gar keine Rolle. Hiervon sind bevorzugt Frequenzen zwischen ungefähr 0 Hz und 800 Hz, mehr bevorzugt bis zu 300 Hz, besonders bevorzugt zwischen 50 Hz und 200 Hz und insbesondere zwischen 100 Hz und 150 Hz betroffen. Dies kann auch von einem verwendeten Tieftonlautsprecher abhängen. Es wurde im Stand der Technik davon ausgegangen, dass ein Raumklangerlebnis durch reflektierte Signale nur bis zu bestimmten maximalen Frequenzen möglich wäre. Diese Annahme beruhte darauf, dass man für höhere Frequenzen für eine bestimmte Signalqualität bevorzugt kleinere Lautsprecher (kleinere Membran) verwenden muss. Kleinere Lautsprecher sind wiederum bedingt durch grundsätzliche physikalische Zusammenhänge weniger gerichtet und weisen einen stärker divergierenden Abschallkegel auf. Daher ist auch ihr Direktschall größer. Dies hat man im Stand der Technik als hinderlich angesehen, da eine Abschwächung, insbesondere eine einfache Abschwächung eines Direktschalls gemäß der Erfindung nicht bekannt war. Durch die in der Vergangenheit oft verwendeten direktionalen war auch der sweet spot sehr klein, da ein reflektiertes Signal nur einen sehr kleinen Bereich abdeckte. In der bevorzugten Ausführungsform, wobei Frequenzen im Mittel- und Hochtonbereich relativ zueinander für eine Abschwächung angepasst werden, kann der Zuhörerbereich wesentlich vergrößert und das System kompakt gehalten werden, bei hoher Tonqualität auch bei hohen Frequenzen.
Eine maximale Frequenz ergibt sich dabei höchstens daraus, dass ab einer gewissen Tonhöhe die Membran der Lautsprecher sehr klein sein muss. Daher kann es je nach konkret verwendeten Lautsprechern eine maximale Frequenz geben, bevorzugt bezogen auf die nicht frontal strahlenden Lautsprecher. Diese kann z. B. bei 12 Kilohertz (kHz) liegen.
Frontale und nicht frontale-Lautsprecher können bevorzugt auch sogenannte Mehrwege-Lautsprechern sein, welche Mittel- und Hochtöner (im Sinne der bevorzugt ausgestrahlten Frequenzebereiche) umfasst. Die Verwendung von zusätzlichen Hochtönern kann bevorzugt für eine verbesserte Tonqualität sorgen, die maximale Frequenz erhöhen, sowie die Direktivität verringern, wodurch ein breiter sweet spot erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Frontlausprecher ein Kanal zugeordnet, wobei ein Signal eines FIR-Filters zu einem Kanalsignal addiert wird, um das Ausgangssignal des Frontlautsprechers zu erzeugen. Somit kann durch den Frontlautsprecher gleichzeitig als Ausgangssignal das Signal eines Audiokanals und das Abschwächungssignal enthalten sein. Dem Fachmann sind geeignete Schaltungen für die Addition eines elektrischen Audiosignals bekannt. Dabei ist die Schaltung bevorzugt digital. Die Schaltung kann bevorzugt in einem DSP-Chip integriert vorliegen. Dabei kann der DSP-Chip der gleiche Chip sein, auf dem auch (mindestens) ein FIR-Filter und/oder ein Verzögerungsglied vorliegt. So kann die Signalverarbeitung besonders einfach und kompakt gehalten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems ist ein Hochpassfilter dem FIR-Filter vorgeschaltet. So werden tiefe Frequenzen, welche nicht abgeschwächt werden müssen, da sie von einem Zuhörer von vorneherein schwer lokalisierbar sind, dem Filter nicht zugeführt. Dadurch kann die Rechenleistung des FIR-Filters verringert werden, die Latenz kann verringert werden, der Stromverbrauch ist geringer und der Filter kann einfacher konstruiert werden. Die Beschränkung, tiefe Frequenzen von der Abschwächung des FIR-Filters auszunehmen, verringert die benötigte Rechenleistung des DSP-Chips weiterhin, so können noch günstigere Chips verwendet werden. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass FIR-Filter gemeinhin mehr Rechenleistung benötigen, je tiefer sie im Frequenzbereich wirken sollen. Somit ergibt sich ein synergistischer Effekt. Außerdem kann ggf. auch der mindestens eine Frontlautsprecher kleiner dimensioniert werden, wodurch das System kompakter wird und die Klangqualität des Frontlautsprechers bei hohen Frequenzen verbessert wird. Der Hochpassfilter kann bevorzugt mithilfe eines DSP- Chips, insbesondere durch den gleichen Chip, auf dem auch (mindestens) ein FIR-Filter und/oder ein Verzögerungsglied vorliegt, realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems weist der Hochpassfilter eine Abschneidefrequenz zwischen 50 Hz - 200 Hz, bevorzugt zwischen 100 Hz und 150 Hz, aufweist. Diese Frequenzen haben sich zu Erreichung der vorstehend genannten Ziele als besonders wirksam erwiesen. Auch können Filter für diese Frequenzen besonders einfach realisiert werden.
Je nach verwendeten Lautsprechertypen können auch andere Abschneidefrequenzen bevorzugt sein. So kann das Lautsprechersystem individuell angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems umfassen die nicht frontal strahlenden Lautsprecher Seitenlautsprecher und/oder Deckenlautsprecher. Dadurch kann ein umfassendes Raumklangerlebnis erzeugt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abschwächung eines unerwünschten Direktschalls mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers in einem Zuhörerbereich für ein Lautsprechersystem zur Wiedergabe mindestens eines Kanals, bevorzugt wie vorstehend beschrieben, umfassend
Bereitstellen mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers und einem dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher zugeordneten Kanals, der ein Raumklangkanal ist;
Bereitstellen mindestens eines Frontlautsprechers;
Bereitstellen eines pro Raumklangkanal dem Frontlautsprecher vorgeschalteten Filters;
Bereitstellen mindestens eines pro Raumklangkanal dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher vorgeschalteten Verzögerungsglieds,
wobei der Filter ein FIR-Filter ist und das Verzögerungsglied und der FIR-Filter konfiguriert sind für eine relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers eines Raumklangkanals zu einer Abschwächung eines unerwünschten Direktschalls des nicht frontal strahlenden Lautsprechers in einem Zuhörerbereich.
Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lautsprechersystems auch für das erfindungsgemäße Verfahren gelten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers in Bezug auf die Amplitude, den Phasengang und den Frequenzgang vorgenommen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens verursacht die relative Anpassung der Ausgangssignale des Frontlautsprechers und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers die Abschwächung des unerwünschten Direktschalls durch teilweise destruktive Interferenz zwischen dem Ausgangssignal des Frontlautsprechers und dem unerwünschten Direktschall des nicht frontal strahlenden Lautsprechers im Zuhörerbereich.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anpassung eines FIR-Filters und eines Verzögerungsliedes zur Abschwächung eines unerwünschten Direktschalls mindes- tens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers in einem Zuhörerbereich für ein Lautsprechersystem mit mindestens 1 Kanal, bevorzugt nach der vorstehenden Beschreibung, umfassend folgende Schritte:
eine erste Messung im Zuhörerbereich, bei der aus einem elektronischen Signal ein Ausgangssignal mindestens eines Frontlautsprechers erzeugt und in Richtung des Lausprechersystems gemessen wird;
eine zweite Messung im Zuhörerbereich, bei der aus dem elektronischen Signal ein Direktschall mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers erzeugt und in Richtung des Lausprechersystems gemessen wird;
bevorzugt eine dritte Messung, bei aus dem elektronischen Signal ein Ausgangssignal des nicht frontal strahlenden Lautsprechers erzeugt und in etwa an einer bevorzugten Position einer Reflektion des Ausgangssignals in Ausstrahlungsrichtung des nicht frontal strahlenden Lautsprechers gemessen wird;
Division der zweiten Messung durch die erste Messung im Frequenzbereich zur Bestimmung einer Filterfunktion des FIR-Filters;
bevorzugt Vergleich der zweiten und dritten Messung zur Bestimmung eines dem FIR-Filter vorgeschalteten Hochpassfilters.
Dieses Verfahren wird bevorzugt angewendet, um eine Filterfunktion und/oder geeignete Filterkoeffizienten zu bestimmen. Zur Messung wird bevorzugt mindestens ein Mikrofon verwendet. Das Mikrofon kann dabei bevorzugt in die Messrichtung gehalten werden und/oder sollte zumindest in Messrichtung eine geeignete Messempfindlichkeit aufweisen. Eine stark richtungsabhängige Messempfindlichkeit des Mikrofons kann in bestimmten Fällen bevorzugt sein, wird jedoch üblicherweise nicht benötigt. Somit können Standardmikrofone und/oder besonders kompakte Mikrofone zur Messung eingesetzt werden. Der Messung geht bevorzugt immer das gleiche elektronische Akustiksignal voraus, welches den verschiedenen Lautsprechern zur Erzeugung eines Ausgangssignals zugeführt wird. So kann bevorzugt nur die Transferfunktion des jeweiligen Schalls bis zum Zuhörerbereich gemessen werden.
Dabei ist die Richtung in der gemessen wird ist bei der ersten Messung und der zweiten Messung bevorzugt dieselbe. Der einzige Unterscheid ist, dass bei Messung 1 nur der mindestens eine Frontlautsprecher, bei Messung 2 ein seitlicher/oberer (nicht frontal strahlender) Lautsprecher ein Ausgangssignal erzeugt. Daher wird bei der ersten Messung bevorzugt das direkte Ausgangssignal des Frontlautsprechers gemessen, bei der zweiten Messung bevorzugt der Direktschall. Dabei ist das elektronische Signal zur Ansteuerung der jeweiligen Lautsprecher bevorzugt dasselbe, so dass nur eine Transferfunktion gemessen wird, die von den räumlichen Bedingungen, der Konfiguration des Lautsprechersystems und den verwendeten Lautsprechern selber abhängt.
Bei der dritten, optionalen Messung zur Anpassung eines Hochpassfilters steht das Mikrofon in etwa an bevorzugten Position der zu reflektierenden Fläche, also z. B. in etwa dort, wo sich eine Wand befindet. Es wird dabei in Richtung des nicht frontal strahlenden Lautsprechers gemessen, welcher wiederum bevorzugt mit dem gleichen elektronischen Signal angesteuert wird, wobei andere Lautsprecher gleichzeitig kein Signal aussenden (wie bei den anderen Messungen). Die Messung dient bevorzugt dazu, die Frequenzbereiche abzustimmen, z.B. die der Hoch- und evtl. Tiefpasspassfilter. Messung 3 ist bevorzugt eine reine Tuning- bzw. Optimierungsmaßnahme und ist prinzipiell zur Wirkweise nicht nötig.
Bevorzugt wird dabei Messung 2 durch Messung 1 im Frequenzbild geteilt. Einen Fachmann sind solche Berechnungen zur Bestimmung z. B. von Filterkoeffizienten geläufig. Die bevorzugt so bestimmte Differenzübertragungsfunktion lautet Hdiff = HDirektschaii/H Front, wobei HDirektschaii bevorzugt mit der zweiten Messung assoziiert ist und HFront mit der ersten Messung. Hdiff ist dann bevorzugt die Filterfunktion, mit der HFront multipliziert werden soll, um die Abschwächung zu erzielen bzw. um den Pegel des Abschwächungssignals an den Direktschall anzupassen. Anschließend ergibt sich bevorzugt durch Invertierung der FIR-Filter bzw. die gewünschte Filterfunktion HFIR = - Hdiff Front-
Die Messung 3 im Vergleich zur Messung 2 zeigt bevorzugt, in welchen Frequenzbereichen sich die beiden Messungen, bzw. der reflektierte (erwünschte) Schall und der unerwünschte Direktschall grundsätzlich (nicht nur vom Pegel her) unterscheiden. Dabei muss bevorzugt nur der Frequenzbereich beachtet werden und dem FIR-Filter zugeführt werden, bei dem beide Signale ähnlich (bis auf den Pegel) sind. Dabei wird bevorzugt in etwa etwas unterhalb der Frequenz, bei der die beiden gemessenen Kurven beginnen, auseinander zu laufen, die Abschneidefrequenz des Hochpassfilters angesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zu den Messungen mindestens ein Mikrofon verwendet und eine Steuerungsvorrichtung des Lautsprechersystems ist konfiguriert zur automatisierten Anpassung des FIR Filters und des Verzögerungsliedes.
Dabei könnte mindestens ein geeignetes Mikrofon zu einem Lieferumfang des Lautsprechersystems gehören. Dieses könnte bevorzugt in eine Fernbedienung des Lautsprechersystems integriert sein. Eine geeignete Steuerungsvorrichtung kann insbesondere durch eine geeignete integrierte Schaltung realisiert werden. Sie kann auch bevorzugt teilweise im Wesentlichen auf einem DSP-Chip integriert sein, auf weiche besonders bevorzugt ebenso mindestens ein FIR-Filter und/oder ein Verzögerungslied vorliegt.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen und Figuren näher erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lautsprechersystems des Standes der Technik.
Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Lautsprechersystems des Standes der Technik.
Figur 3 zeigt schematisch das Grundprinzip der Abschwächung eines Direktschalls.
Figur 4 zeigt den schematischen Aufbau des Lautsprechersystems. Figur 5 zeigt eine Messung von unerwünschtem Direktschall und erwünschtem reflektierten Schall ohne Abschwächung.
Figur 6 zeigt eine Messung von unerwünschtem Direktschall und erwünschtem reflektierten Schall mit Abschwächung.
Detaillierte Beschreibung der Abbildung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lautsprechersystems 1 des Standes der Technik zur Erzeugung von Raumklang. Dabei wird durch einen nicht frontal strahlenden
Lautsprecher ein Ausgangssignal 5 erzeugt, welches an einer Wand 8 reflektiert wird 6 und so bei einem Zuhörer 9 im Zuhörerbereich 11 das Gefühl erzeugen soll, die Schallquelle würde sich am Ort der Reflektion befinden. Dabei wird jedoch durch den nicht frontal strahlenden Lautsprecher auch ein unerwünschter Direktschall 7 erzeugt, welcher einen Zuhörer 9 im Zuhörerbereich 11 aufgrund des kürzeren Weges vor dem reflektierten Schall 6 erreicht. Aufgrund des Haas-Effekts wird der Zuhörer 9 eine Ortung der Schallquelle aufgrund des Direktschalls vornehmen. So wird das durch den reflektierten Schall 6 zu erzeugende Raumklangerlebnis getrübt.
Figur 2 zeigt ein identisches Lautsprechersystem 1 des Standes der Technik. Hierbei ist auch ein in Richtung der Wand 8 orientierter, nicht frontal strahlender Lautsprecher 3 gezeigt.
Figur 3 zeigt das Grundprinzip der Abschwächung von unerwünschtem Direktschall 7. Links ist dabei noch einmal die aus dem Stand der Technik bekannte Konstellation zur Erzeugung von Raumklang dargestellt, bei der auch unerwünschter Direktschall 7 entsteht. Das
Lautsprechersystem 1 auf der rechten Seite weist zusätzlich einen Frontlautsprecher 13 auf, dessen Ausgangsignal 15 ein Abschwächungssignal enthält, welches durch entsprechende Anpassung den unerwünschten Direktschall 7 abschwächt, so dass von diesem nur ein stark abgeschwächtes Schallsignal 17 bei einem Zuhörer 9 im Zuhörerbereich 11 ankommt. Somit erreicht den Zuhörer von einem Raumklangkanal eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers 3 im Wesentlichen nur der erwünschte, reflektierte Schall 6.
Figur 4 zeigt schematisch den Aufbau des Lautsprechersystems. Ein elektronisches Signal 19 eines Raumklangkanals wird an einer Signalweiche 21 aufgeteilt und in einem Signalarm einem FIR-Filter 23 zugeführt, der einem Frontlautsprecher 13 vorgeschaltet ist. Durch den FIR-Filter wird das elektronische Signal 19 des Raumklangkanals so angepasst, dass der Frontlautsprecher 13 ein Ausgangssignal erzeugt, welches zur Abschwächung des Direktschalls dient. Gleichzeitig wird das elektronisches Signal 19 des Raumklangkanals in dem anderen Signalarm durch ein Verzögerungsglied 25 zeitlich angepasst, bevor es einem nicht frontal strahlenden Lautsprecher 3 zugeführt wird. Dadurch kann eine zeitliche Anpassung des Ausgangssignals des nicht frontal strahlenden Lautsprechers 3 herbeigeführt werden, welche die Latenz des FIR-Filters 23 und die unterschiedlichen Laufzeiten von Direktschall und Ausgangssignal des nicht frontal strahlenden Lautsprechers 3 berücksichtigt. So können Direktschall und zugeordnetes Abschwächungssignal in eine für die destruktive Interferenz benötigte zeitliche Übereinstimmung gebracht werden.
Figur 5 zeigt eine Messung in einem Zuhörerbereich von reflektiertem Schall und Direktschall als Funktion der Zeit bei einem impulsartigen Ausgangssignal des nicht frontal strahlenden
Lautsprechers. Zu sehen ist, dass ein beachtliches Direktschallsignal zeitlich vor dem reflektierten Signal den Zuhörerbereich erreicht. Der hierdurch hervorgerufene, psychoakustische Haas-Effekt verursacht, dass ein Zuhörer die Richtung des Direktschalls zur Ortung der
Schallquelle benutzt. Der durch das reflektierte Signal zu erreichende Raumklangeffekt verpufft.
Figur 6 zeigt die gleiche Messung bei gleichzeitiger Abschwachung des Direktschalls gemäß der Erfindung. Man sieht, dass im Wesentlichen kein Direktschall mehr gemessen wird. Der Raumklangeffekt wird erzeugt.
Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Alternativen zu den beschriebenen
Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, um die Erfindung auszuführen und zu der erfindungsgemäßen Lösung zu gelangen. Der erfindungsgemäße Lausprechersystem, sowie das Verfahren beschränken sich in ihren Ausführungen somit nicht auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr ist eine Vielzahl von Ausgestaltungsvarianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung abweichen können.
Bezugszeichenliste
I Lautsprechersystem
3 Nicht frontal strahlender Lautsprecher
5 Ausgangssignal (des nicht frontal strahlender Lautsprechers)
6 Reflektierter Schall
7 Direktschall
8 Wand
9 Zuhörer
I I Zuhörerbereich
13 Frontlautsprecher
15 Ausgangssignal (des Frontlautsprechers)
17 Abgeschwächter Direktschall
19 Elektronisches Signal des Raumklangkanals
21 Signalweiche
23 FIR-Filter
25 Verzögerungsglied

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Lautsprechersystem (1 ) für die Wiedergabe von mindestens 1 Kanal, umfassend
mindestens einen nicht frontal strahlenden Lautsprecher (3) und einem dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher zugeordneten Kanal, der ein Raumklangkanal ist,
mindestens einen Frontlautsprecher (13),
pro Raumklangkanal einen dem Frontlautsprecher (13) vorgeschalteten Filter und pro Raumklangkanal mindestens ein dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher (3) vorgeschaltetes Verzögerungsglied (25)
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter ein FIR-Filter (23) ist und das Verzögerungsglied (25) und der FIR-Filter (23) konfiguriert sind für eine relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) des Raumklangkanals zu einer Ab- schwächung eines unerwünschten Direktschalls (7) des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in einem Zuhörerbereich (1 1 ).
2. Lautsprechersystem (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein FIR-Filter (23) und/oder mindestens ein Verzögerungsglied (25) durch einen DSP-Chip realisiert werden.
3. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in Bezug auf die Amplitude, den Phasengang und den Frequenzgang vorgenommen wird.
4. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verzögerungsglied (25) konfiguriert ist für eine Verzögerung zum Ausgleich einer durch den FIR- Filter (23) verursachten Latenz des Ausgangssignals (15) des Frontlautsprechers (13).
5. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) zur Abschwächung des unerwünschten Direktschalls (7) eine teilweise destruktive Interferenz zwischen dem Ausgangssignal (15) des Frontlautsprechers (13) und dem unerwünschten Direktschall (7) des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) im Zuhörerbereich (1 1 ) verursacht.
6. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) zur Abschwachung des unerwünschten Direktschalls (7) im Zuhörerbereich (1 1 ) solche Ausgangssignale (15, 5) betrifft, deren Frequenzen den Mittel- und Hochtonbereich umfassen.
7. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Frontlausprecher (13) ein Kanal zugeordnet ist, wobei ein Signal eines FIR-Filters (23) zu einem Kanalsignal addiert wird, um das Ausgangssignal (15) des Frontlausprechers zu erzeugen.
8. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Hochpassfilter dem FIR-Filter (23) vorgeschaltet ist.
9. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hochpassfilter bevorzugt eine Abschneidefrequenz zwischen 50 Hz - 200 Hz, insbesondere zwischen 100 Hz und 150 Hz, aufweist.
10. Lautsprechersystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die nicht frontal strahlenden Lautsprecher (3) Seitenlautsprecher und/oder Deckenlautsprecher umfassen.
1 1. Verfahren zur Abschwachung eines unerwünschten Direktschalls (7) mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in einem Zuhörerbereich (1 1 ) für ein Lautsprechersystem (1 ) zur Wiedergabe mindestens eines Kanals, bevorzugt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10,
umfassend
Bereitstellen mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) und eines dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher (3) zugeordneten Kanals, der ein Raumklangkanal ist;
Bereitstellen mindestens eines Frontlautsprechers (13);
Bereitstellen eines pro Raumklangkanal dem Frontlautsprecher (13) vorgeschalteten Filters;
Bereitstellen mindestens eines pro Raumklangkanal dem nicht frontal strahlenden Lautsprecher (3) vorgeschalteten Verzögerungsglieds (25),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter ein FIR-Filter (23) ist und das Verzögerungsglied (25) und der FIR-Filter (23) konfiguriert sind für eine relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) eines Raumklangkanals zu einer Abschwachung eines unerwünschten Direktschalls (7) des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in einem Zuhörerbereich (1 1 ).
12. Verfahren zur Abschwachung eines unerwünschten Ausgangssignals nach dem vorigen Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in Bezug auf die Amplitude, den Phasengang und den Frequenzgang vorgenommen wird.
13. Verfahren zur Abschwachung eines unerwünschten Ausgangssignals nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die relative Anpassung der Ausgangssignale (15, 5) des Frontlautsprechers (13) und des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) zur Abschwachung des unerwünschten Direktschalls (7) eine teilweise destruktive Interferenz zwischen dem Ausgangssignal (15) des Frontlautsprechers (13) und dem unerwünschten Direktschall (7) des nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) im Zuhörerbereich (1 1 ) verursacht.
14. Verfahren zur Anpassung eines FIR Filters (23) und eines Verzögerungsliedes (25) zur Abschwachung eines unerwünschten Direktschalls (7) mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers (3) in einem Zuhörerbereich (1 1 ) für ein Lautsprechersystem (1 ) mit mindestens 1 Kanal, bevorzugt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10,
umfassend folgende Schritte:
eine erste Messung im Zuhörerbereich, bei der aus einem elektronischen Signal ein Ausgangssignal mindestens eines Frontlautsprechers erzeugt und in Richtung des Lausprechersystems gemessen wird;
eine zweite Messung im Zuhörerbereich, bei der aus dem elektronischen Signal ein Direktschall mindestens eines nicht frontal strahlenden Lautsprechers erzeugt und in Richtung des Lausprechersystems gemessen wird;
bevorzugt eine dritte Messung, bei aus dem elektronischen Signal ein Ausgangssignal des nicht frontal strahlenden Lautsprechers erzeugt und in etwa an einer bevorzugten Position einer Reflektion des Ausgangssignals in Ausstrahlungsrichtung des nicht frontal strahlenden Lautsprechers gemessen wird;
Division der zweiten Messung durch die erste Messung im Frequenzbereich zur Bestimmung einer Filterfunktion des FIR-Filters;
bevorzugt Vergleich der zweiten und dritten Messung zur Bestimmung eines dem FIR- Filter vorgeschalteten Hochpassfilters.
15. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei zu den Messungen mindestens ein Mikrofon verwendet wird und eine Steuerungsvorrichtung des Lautsprechersystems (1 ) konfiguriert ist zur automatisierten Anpassung des FIR Filters (23) und des Verzögerungsliedes (25).
EP18762485.3A 2017-08-28 2018-08-28 Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls Active EP3677053B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017119650 2017-08-28
PCT/EP2018/073100 WO2019042978A1 (de) 2017-08-28 2018-08-28 Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3677053A1 true EP3677053A1 (de) 2020-07-08
EP3677053B1 EP3677053B1 (de) 2022-07-13

Family

ID=63449452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18762485.3A Active EP3677053B1 (de) 2017-08-28 2018-08-28 Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3677053B1 (de)
DE (1) DE102018120958A1 (de)
PL (1) PL3677053T3 (de)
WO (1) WO2019042978A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112672084A (zh) * 2019-10-15 2021-04-16 海信视像科技股份有限公司 显示装置及扬声器音效调整方法
US11271607B2 (en) 2019-11-06 2022-03-08 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Test system and method for testing a transmission path of a cable connection between a first and a second position
US11741093B1 (en) 2021-07-21 2023-08-29 T-Mobile Usa, Inc. Intermediate communication layer to translate a request between a user of a database and the database
US11924711B1 (en) 2021-08-20 2024-03-05 T-Mobile Usa, Inc. Self-mapping listeners for location tracking in wireless personal area networks

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815578A (en) * 1997-01-17 1998-09-29 Aureal Semiconductor, Inc. Method and apparatus for canceling leakage from a speaker
US7606377B2 (en) * 2006-05-12 2009-10-20 Cirrus Logic, Inc. Method and system for surround sound beam-forming using vertically displaced drivers
TWI635753B (zh) * 2013-01-07 2018-09-11 美商杜比實驗室特許公司 使用向上發聲驅動器之用於反射聲音呈現的虛擬高度濾波器
EP3338466B1 (de) * 2015-08-21 2021-06-16 DTS, Inc. Verfahren mit mehreren lautsprechern und vorrichtung zur leckageunterdrückung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019042978A1 (de) 2019-03-07
DE102018120958A1 (de) 2019-02-28
EP3677053B1 (de) 2022-07-13
PL3677053T3 (pl) 2022-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3887493T2 (de) Lautsprechersystem mit modusteilung zur erweiterten abbildung.
DE69415665T2 (de) Verfahren und gerät zur stereophonen wiedergabe
EP3677053B1 (de) Lautsprechersystem für raumklang mit unterdrückung unerwünschten direktschalls
EP1175812B1 (de) Verfahren zur wiedergabe von audioschall mit ultraschall-lautsprechern
DE2910117C2 (de) Lautsprecherkombination zur Wiedergabe eines zwei- oder mehrkanalig übertragenen Schallereignisses
DE1812596C3 (de) Lautsprechersystem für Stereoübertragung in geschlossenen Räumen
JP2004527968A (ja) パラメトリックバーチャルスピーカー及びサラウンド音響システム
DE102006017791A1 (de) Wiedergabegerät und Wiedergabeverfahren
DE102005003431B4 (de) Anordnung zum Wiedergeben von binauralen Signalen (Kunstkopfsignalen) durch mehrere Lautsprecher
DE102005001395A1 (de) Transformation des frühen Schallfeldes
DE69734884T2 (de) Aufzeichnung und wiedergabe eines zweikanaligen systems für holophonische tonwiedergabe
EP0040739B1 (de) Vorrichtung für die Wiedergabe einer Tonaufnahme über Kopfhörer
DE4033068C2 (de) Fernsehempfangsgerät mit Stereotonwiedergabe
WO2016206815A1 (de) Verfahren zur schallwiedergabe in reflexionsumgebungen, insbesondere in hörräumen
US5943431A (en) Loudspeaker with tapered slot coupler and sound reproduction system
WO2007110087A1 (de) Anordnung zum wiedergeben von binauralen signalen (kunstkopfsignalen) durch mehrere lautsprecher
DE102004025533A1 (de) Verfahren und System zur Wiedergabe von Audio-Surroundsignalen
DE19639159C2 (de) Lautsprecherbox
DE102011108788B4 (de) Verfahren zur Verarbeitung eines Audiosignals, Audiowiedergabesystem und Verarbeitungseinheit zur Bearbeitung von Audiosignalen
DE3233990C2 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur verbesserten Wiedergabe von Phantomschallquellen
US3162727A (en) Stereophonic reverberation system
DE1114847B (de) Lautsprecheranordnung hoher Praesenz fuer geschlossene Raeume
DE102018108852B3 (de) Verfahren zur Beeinflussung einer auditiven Richtungswahrnehmung eines Hörers
DE69613524T2 (de) Nicht-gerichtetes Lautsprechersystem mit punktueller Schallquelle
EP1900250B1 (de) Elektroakustisches verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200218

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20210701

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20220209

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502018010152

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1504888

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20220815

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: FP

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221114

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221013

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221113

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221014

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502018010152

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220828

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20220831

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

26N No opposition filed

Effective date: 20230414

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230515

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20221013

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220831

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221013

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20230902

Year of fee payment: 6

Ref country code: AT

Payment date: 20230818

Year of fee payment: 6

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Payment date: 20230817

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20180828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20240821

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20220713

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20240718

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20240821

Year of fee payment: 7