EP3677053B1 - Loudspeaker system for surround sound with rejection of undesirable direct sound - Google Patents

Loudspeaker system for surround sound with rejection of undesirable direct sound Download PDF

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EP3677053B1
EP3677053B1 EP18762485.3A EP18762485A EP3677053B1 EP 3677053 B1 EP3677053 B1 EP 3677053B1 EP 18762485 A EP18762485 A EP 18762485A EP 3677053 B1 EP3677053 B1 EP 3677053B1
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EP
European Patent Office
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loudspeaker
sound
frontally
channel
emitting
Prior art date
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EP18762485.3A
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German (de)
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EP3677053A1 (en
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Andreas Dausend
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LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH
Original Assignee
LAUTSPRECHER TEUFEL GmbH
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Publication of EP3677053A1 publication Critical patent/EP3677053A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/301Automatic calibration of stereophonic sound system, e.g. with test microphone
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/302Electronic adaptation of stereophonic sound system to listener position or orientation
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods 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
    • G10K11/1781Methods 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
    • G10K11/17821Methods 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
    • G10K11/17823Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to a loudspeaker system in which a channel or multiple channels are used that are emitted laterally and/or towards the ceiling, in order to ensure a spatial sound experience in the listening area through reflection on walls and/or ceilings.
  • These are the so-called surround sound channels, which are generated by loudspeakers that do not radiate from the front.
  • Undesirable output signals are also generated, so-called direct sound, which reaches the listening area directly without reflections and disturbs the spatial sound experience.
  • a signal that has been appropriately adjusted by an FIR filter is sent out through at least one front speaker for each surround sound channel.
  • the temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay element.
  • the direct sound and the adjusted signal now meet in a listening area, so that the direct sound is weakened.
  • the invention also relates to a method for attenuating direct sound.
  • Surround sound systems can give the listener the experience that they are surrounded by sound sources on all sides and are therefore "in the middle of the action”. This is particularly interesting for feature films, in which sound and visual information can be reconciled by generating sounds behind the viewer that match or anticipate the current events on the screen. Very realistic impressions can be conveyed in this way. This technique is also relevant for concert recordings. Spatial sound experiences are often described as much more "enthralling" compared to normal stereo broadcasts. In surround sound systems is exploited that a listener z. B. can determine the direction from which a sound or a noise comes by determining the runtime differences between the two ears and the evaluation of different sound levels.
  • a disadvantage of surround sound systems is the increased number of loudspeakers required. At least two additional speakers are typically required, placed in an area behind the listening area, to produce the additional sounds coming from further afield.
  • the costs of such a system are often very high, and due to the large number of loudspeakers, the space requirement is higher. Such a system is simply not suitable for small rooms.
  • Loudspeakers which are conventionally placed in front of the listener, are aligned in such a way that the sound they generate is reflected on walls and/or ceilings. The reflected sound no longer shines for a listener come directly from the speaker emitting it, but from the point or area on the wall where the sound bounces off and from there reaches the listener.
  • the loudspeakers used can be aligned in such a way that the desired sound pattern can be generated regardless of the precise arrangement of the walls and ceilings of the auditorium.
  • sound waves can be generated from the side or even from behind and/or above the listener, which can intensify the sound experience. Not only can sound be produced with more than two channels, but the experience of an ordinary two-channel signal or even mono-channel can also be "broadened".
  • Direct sound can be minimized by using so-called directive loudspeakers.
  • So-called waveguides which are small elements for conducting sound, are placed in front of the loudspeaker, which have a positive effect on emission that is true to the direction.
  • Larger loudspeakers can also preferably be used, since they have a higher directivity.
  • larger loudspeakers are less suitable for producing high tones and reduce the compactness of the system. These systems also have the disadvantage that the sweet spot is relatively small.
  • Loudspeakers are used that radiate to the side and/or upwards, as well as front loudspeakers.
  • the signals sent from the side and top speakers arrive at the listener as signals reflected off walls and ceilings.
  • the signals from the front speakers can reach the listener directly, weakening or eliminating signals from the other speakers.
  • filters with a finite impulse response are integrated, so-called FIR filters (finite impulse response filters), in order to adapt the signal from the front loudspeakers accordingly.
  • FIR filters finite impulse response filters
  • U.S. 5,815,578 discloses a system for generating virtual surround sound.
  • One side and one front speaker are used on each side, ie left and right.
  • the side speaker reflects signals to broaden the sound, while the front speaker generates standard signals that go directly to the listener.
  • the front speaker audio signals to eliminate unwanted, non-reflected signals of the generate side speakers.
  • a digital filter is used for this, which converts a desired transfer function.
  • a possible transfer function is described in detail. This can be calculated by dividing the transfer function of the unwanted direct sound by the transfer function of the front speaker and the required order of the filter.
  • One filter option is described by combining a minimum phase filter with a time delay element. A use of FIR filters is not suggested.
  • US2007/0263888 a method and system for surround sound beamforming
  • US2015/0304791 shows a method and a system with virtual height filtering.
  • the prior art therefore lacks inexpensive, flexible, compact and simple systems for generating surround sound which do not require any directive loudspeakers, do not require additional loudspeakers 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 large as possible.
  • a channel or several channels emitted laterally and/or towards the ceiling are used in order to ensure a spatial sound experience in the listening area through reflection on walls and/or ceilings.
  • Undesirable output signals are also generated, so-called direct sound, which reaches the listening area directly, without reflections, and disturbs the spatial sound experience.
  • a signal adapted by a finite impulse response filter (FIR filter) is sent through at least one front speaker for each surround sound channel.
  • the temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay element.
  • Direct sound from the surround sound channel and the adjusted signal now meet in a listening area, so that the direct sound is weakened.
  • Unwanted direct sound is effectively and easily attenuated by using an FIR filter per surround sound channel and at least one delay element per surround sound channel, with the inventive loudspeaker system being characterized in comparison to the systems known from the prior art in that a high-pass filter is connected upstream of the FIR filter.
  • a loudspeaker system has at least one channel. Then the loudspeaker system is suitable for the production of monophony (mono) and monophonic surround sound channel. At least 2 channels are preferred.
  • the reproduction of at least 2 channels preferably means the reproduction of at least two separately encoded channels whose sound information can be independent.
  • the playback of 2 separate channels in stereo has been around for a long time known.
  • One audio channel contains audio information intended for the left ear of at least one listener and the other audio information intended for the right ear, with the information being assigned to a single playback. This information can be different, e.g. B. to play back the different spatial positions of members of a recorded orchestral concert or to correspond to "spatially" differently positioned sound sources of a film played on a screen.
  • a loudspeaker system typically consists of at least two side loudspeakers and one front loudspeaker, especially if it is a two-channel (stereo) system.
  • an electrical (audio) signal is translated into sound waves, which are referred to as the output signal(s).
  • the membrane is made to vibrate accordingly, e.g. B. by electromagnets.
  • the output signals are to be differentiated into the output signals of a front loudspeaker and those of a loudspeaker that does not radiate from the front.
  • multi-channel systems in which, in addition to the sound information for left and right, further spatial sound information such as e.g. B. middle channel (center) and surround channels for rear sounds (either one channel or in turn divided into left and right) and a low-frequency channel can be encoded on the sound source medium and can be reproduced by a suitable system.
  • a surround sound channel preferably designates a channel that is not a center and/or low-frequency 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 be particularly suitable for multi-channel playback.
  • Multi-channel systems can thus preferably include 3 channels, 4 channels, 5 channels, 6 channels, 7 channels, 8 channels, 9 channels, 10 channels and more than 10 channels as standard.
  • the loudspeaker system is preferably such a multi-channel system.
  • the number of channels does not have to match the number of speakers.
  • a person skilled in the art knows what 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).
  • the number of channels can also be used in the usual notation, e.g. B.
  • the number before the dot designates the number of channels that have the full frequency range and the number after the dot the number of bandwidth-limited channels, preferably low-frequency channels.
  • the number of channels of the inventive loudspeaker system can preferably include all the usual channel combinations that produce surround sound.
  • the coding can be analog or in a digital format.
  • the coding is performed in a standard format, the format being selected from the group comprising Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Pro Logic II, Dolby Pro Logic IIx, Dolby Pro Logic IIz, 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 standard format the format being selected from the group comprising Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Pro Logic II, Dolby Pro Logic IIx, Dolby Pro Logic IIz, 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
  • a channel preferably includes all of the sound information that 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 loudspeaker are included.
  • the loudspeaker system is preferably equipped with a suitable decoder that can read out the multi-channel information of the playback medium.
  • the multi-channel information is adapted to the number of loudspeakers connected to the system in such a way that the multi-channel information is reproduced as sensibly as possible in terms of the best possible surround sound that can be achieved with the existing number of loudspeakers.
  • Suitable decoders are known to those skilled in the art and are available as standard.
  • the playback medium is preferably a medium that can be read by one of the following playback devices: a CD player, a DVD player, an MP3 playback device, a media player or network player, a tuner for radio reception, a minidisc player, a record player, a television, a computer and other devices known to those skilled in the art for reproducing audio signals.
  • the medium itself can then have the appropriate form, e.g. B. be a compact disc (CD).
  • the playback device is preferably connected to the loudspeaker system by cable or wirelessly and transmits the information specified by the playback medium.
  • the loudspeaker system is also preferably equipped with an amplifier which amplifies the information in the signal transmitted by the playback device and decoded by the decoder and passes it on to the loudspeaker(s) connected.
  • At least one amplifier is preferably present for each channel, insofar as the number of loudspeakers allows this and the respective multi-channel signal is supported.
  • Signal processing in particular digital signal processing (DSP), can preferably be connected upstream of one or more amplifiers in order to influence and adjust a sound image through processing.
  • DSP digital signal processing
  • an amplifier can B be a class AB, D or E amplifier.
  • the loudspeaker system is preferably constructed in such a way that it has at least one input to which the playback device can be connected.
  • the input signal can preferably be analog and/or digital. Since digital circuits are preferably integrated within the loudspeaker system, e.g. B. for implementing DSP or as a digital FIR filter, it may be preferable to use at least one suitable analog-to-digital converter (A/D converter) upstream of these circuits in order to convert at least one analog input signal into a digital signal. After such a circuit and before at least one amplifier, there is preferably at least one suitable digital-to-analog converter at a suitable point, which converts the digital signal back into an analog signal in order to feed an analog signal to the amplifier.
  • A/D converter analog-to-digital converter
  • the speaker system has at least one non-frontally radiating speaker for each surround sound channel.
  • frontal refers to a loudspeaker oriented directly towards the listening area, which essentially radiates the sound generated in this direction.
  • the speaker that does not radiate frontally is preferably not a directional (or synonymously: "directive") speaker.
  • each loudspeaker has a preferred direction in which the sound is essentially emitted or in which an acoustic emission cone is oriented.
  • a directive or directional loudspeaker preferably means a loudspeaker that has no edges, horns or sound guides or waveguides to reduce an acoustic emission cone.
  • loudspeakers can preferably be used for the loudspeakers that do not radiate frontally, since these have a higher directivity and this can reduce direct sound, which is disadvantageous for surround sound effects.
  • larger loudspeakers are less suitable for producing high tones and reduce the compactness of the system.
  • a compromise with regard to the size is therefore preferably used for the properties desired in each case (eg size of the sweet spot, frequency level).
  • the "sweet spot” is preferably the area in which the sound image to be achieved by the loudspeaker system is essentially best achieved, e.g. B. the attenuation of the direct sound. This area is determined when setting up and configuring the loudspeaker system and preferably corresponds to the listening area.
  • the audience area can be e.g. B. in the middle between two side speakers positioned on different sides, for example in front of a front-radiating speaker.
  • lateral loudspeakers are preferably used synonymously for loudspeakers that do not radiate from the front.
  • a typical configuration of the loudspeaker system is as follows: There are at least two side loudspeakers positioned at a certain distance from each other, one on the left and one on the right.
  • Left and right are preferably defined from the point of view of the listening area, which is preferably located in the middle in front of the loudspeakers. If you look at the imaginary connecting line, which runs through both side loudspeakers, as the boundary between the front and the back, then the front is the area in which the sound waves of the loudspeakers essentially radiate.
  • At least one central loudspeaker, which emits sound waves essentially frontally in the direction of the listening area is preferably positioned approximately in the middle between the left and right lateral loudspeakers.
  • the loudspeakers on the side do not radiate frontally, but at a certain angle ⁇ in relation to the frontal direction of radiation.
  • This angle ⁇ is essentially selected in such a way that the sound waves are reflected on the walls of the room in which the loudspeaker system is located and in this way essentially reach the listening area after a reflection.
  • a left, lateral loudspeaker would radiate in the direction of a left wall of the room from the listening area, so that the emitted sound waves are essentially reflected on this wall and thus essentially reach a listener in the listening area.
  • a right side speaker is similarly oriented toward a right wall of the room.
  • a sound wave emitted by a loudspeaker does not run in a line, but occupies a certain spatial area in front of the loudspeaker at a certain spatial angle, the so-called sound emission cone, and that this sound emission cone diverges as the distance from the loudspeaker increases. Accordingly, a sound direction and a reflection never only affects one direction and one point on the wall, but a larger area. Nevertheless, the sound propagation of a directed sound wave at a not too great distance can preferably be approximately described by a straight line, whose point of intersection and angle of intersection with the wall can then be used approximately to describe the direction of a reflection.
  • the non-front radiating speakers are associated with channels that are surround channels.
  • the listening 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 speaker. It can also be preferred that the listener (his head) and/or the listening area forms an approximately equilateral triangle with the respective outer or outermost loudspeakers.
  • the audience area is preferably so large that at least one listener is standing or sitting or his head is surrounded by it. This particularly preferably applies to two listeners standing or sitting next to each other 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 area 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 listening area, however the inventive principle would remain. Likewise, the loudspeaker system would continue to be described as compact in relation to a large number of known loudspeaker systems from the prior art with a comparable spatial sound functionality and a comparable listener area.
  • Terms such as essentially, approximately, about, approx. etc. preferably describe a tolerance range of less than ⁇ 40%, preferably less than ⁇ 20%, particularly preferably less than ⁇ 10%, even more preferably less than ⁇ 5% and in particular less than ⁇ 1%. Similarly, preferred describes sizes that are approximately the same. Partially describes preferably at least 5%, more preferably at least 10%, and especially at least 20%, in some cases at least 40%.
  • a loudspeaker that does not radiate frontally can also preferably be a so-called ceiling loudspeaker directed towards the ceiling. These terms can preferably also be used synonymously.
  • a loudspeaker that does not radiate frontally can thus comprise at least one loudspeaker on the side and/or at least one loudspeaker in the ceiling.
  • a ceiling-directed speaker emits sound waves generally in an upward direction toward a ceiling of a room so that sound waves reflect off it and reach at least one listener in the listening area from above. In this way, additional spatial sound effects can be created.
  • the deviation of the ceiling loudspeaker from a loudspeaker radiating from the front can preferably be described by a vertical angle ⁇ .
  • the deflection of the loudspeakers of the loudspeaker system that do not radiate frontally in particular the angles ⁇ and/or ⁇ , are fixed ex works during manufacture and are based on the dimensions and geometries of average rooms, e.g. B. average living room of consumers. It can also be preferred that these angles can be changed by a specialist and/or a consumer and can therefore be adapted to individually different spaces. Such an adjustment can also take place automatically.
  • the speaker system also includes at least one front speaker.
  • This essentially emits the sound waves in the direction of the listening area.
  • the at least one front speaker can preferably fulfill various functionalities of the surround sound system. He can e.g. B. map a separate channel within the surround sound system, the so-called center loudspeaker, on whose channel, for example, dialogues are often encoded in films.
  • a front speaker for at least one channel that is also emitted via a non-front radiating speaker, e.g. B.
  • a non-front radiating speaker e.g. B.
  • the at least one front loudspeaker forms a low-frequency channel.
  • the front speaker can be adapted in terms of its dimensions; in particular, it can be larger than e.g. B. smaller, more suitable for higher frequencies non-frontal speakers.
  • the low-frequency channel can preferably not be encoded 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 can also be preferred that a low-frequency channel is reproduced by at least one additional loudspeaker, a so-called subwoofer, the location and/or orientation of which is essentially arbitrary.
  • the low-frequency channel is reproduced on a number of channels and/or loudspeakers or even on all channels.
  • the front loudspeaker is preferably used in addition to the above-mentioned tasks or also exclusively for emitting an output signal which attenuates undesired direct sound from a loudspeaker which is not radiating from the front.
  • the output signal can therefore only be a signal for attenuation and/or contain the sound information of (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 weakened and/or canceled by interference by a second sound signal brought into spatial overlap. In particular, this requires essentially destructive interference between these two signals.
  • the front-radiating loudspeaker emits the second sound signal in order to weaken the undesired sound signal of the direct sound.
  • a signal for attenuation is sent out for each channel of a loudspeaker that does not radiate from the front. This can preferably be sent out from a single front loudspeaker or at least one front loudspeaker per channel. This attenuation signal can be sent out simultaneously with a channel from a front speaker or as the only output signal from the front speaker.
  • Sound signals, sound waves or also output signals emitted by a loudspeaker are preferably spatially spread sound waves with a spectral distribution, with each emitted frequency at any location at any time being able to be assigned an amplitude and a phase relative to every other emitted frequency as well as an absolute phase.
  • a person skilled in the art knows which quantities are required to completely describe a sound wave.
  • a sound wave is preferably a superimposition of a large number of individual vibrations.
  • a weakening of the direct sound should preferably be achieved in the listening area.
  • the sweet spot is preferred where the attenuation is particularly good with a good spatial sound experience at the same time due to reflected signals. This preferably corresponds to the audience area.
  • attenuation preferably means that the direct sound becomes measurably smaller.
  • an attenuation preferably relates to a sound intensity.
  • a preferred magnitude of the attenuation is dependent, for example, on the rooms in which the loudspeaker system is present and on the exact configuration of the system (eg alignment and/or type of the non-frontally radiating loudspeakers). These factors have an influence on the direct sound.
  • this direct sound should be at least 10 dB lower than the reflected sound of the surround sound channel so that the Haas effect does not occur. Therefore, an attenuation that ensures this ratio between undesired direct sound and reflected surround sound signal is preferred. Since the intensity of the direct sound is initially lower than the reflected signal due to the non-frontal radiation with proper configuration of the system and with walls not too far away from the loudspeakers (on which the sound is reflected), lower attenuations than 10 dB are preferred sufficient. An attenuation can preferably amount to at least a factor of 2 at least in at least one area of the audience area, in particular in the entire audience area.
  • Attenuations of 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 also possible.
  • An attenuation can also be expressed in dB, extinction ratios of at least 3 dB, at least 10 dB, at least 20 dB, at least 30 dB or at least 40 dB being preferred.
  • the attenuation is preferably so strong that perception of the attenuated, undesired direct sound is essentially prevented by the human ear and there is essentially no clouding of the room sound by the Haas effect. In this case, it can be preferable to only attenuate certain frequency ranges of the signal. For example, low frequency ranges, for example approx.
  • 0 Hz - 300 Hz preferably 50 Hz - 200 Hz, particularly preferably between 100 Hz and 150 Hz can be excluded from the attenuation.
  • a reason for this can e.g. B. lie in the difficult localization of such deep tones.
  • Higher frequencies can also be excluded from the attenuation and/but not be generated as output signals, since they e.g. B. are essentially not perceived by the human ear and/or can only be generated with difficulty by loudspeakers of a certain minimum size. It has been shown, inter alia, in experiments that the inventive loudspeaker system can achieve sufficient attenuation in a listening area to essentially prevent the Haas effect.
  • At least one filter is connected in front of a front loudspeaker of the loudspeaker system.
  • One filter is used for each surround sound channel. This is also preceded by the amplifier that precedes the loudspeaker.
  • the filter is a finite impulse response (FIR) filter. This filter has a finite impulse response and is well known in the art.
  • the filter is preferably a digital filter. Digital filters can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.
  • FIR filters are easy to implement, inexpensive and are particularly stable in terms of their signal response and less susceptible to oscillations compared to infinite impulse response filters (IIR filters), i.e. filters with an infinite impulse response.
  • IIR filters infinite impulse response filters
  • a FIR filter is preferably implemented by an integrated circuit, e.g. B. a microprocessor. Other integrated circuits that can be used in digital electronics for fast data processing can also be used.
  • an FIR filter can be implemented by a DSP processor chip.
  • An integrated circuit can also include a number of FIR filters. Digital FIR filters in particular are particularly easy to program. It was surprising that an FIR filter could be used to attenuate a direct sound of a surround sound channel, which can also be implemented using an inexpensive standard DSP chip that can be programmed easily and quickly. In this way, costs can be saved and the development times of the loudspeaker system can be kept short.
  • a delay element is connected in front of a loudspeaker that does not radiate frontally, with which the runtime of an electronic signal can be changed. This is preferably connected upstream of the amplifier.
  • This delay element preferably works on a digital basis. With the delay element, a specific electronic signal, which is to become an output signal generated by the non-radiating 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 ( ⁇ s), a few milliseconds (ms) and/or up to 0.5 seconds (s) and can be set with a suitable resolution.
  • a delay of between 1 ⁇ s and 10 ms with a resolution of less than 10 ⁇ s is particularly preferred.
  • a delay element is preferably implemented by an integrated circuit, e.g. B. a microprocessor.
  • Other integrated circuits that can be used in digital electronics for fast data processing can also be used.
  • a delay element can be implemented by a DSP processor chip.
  • An integrated The circuit can also include a number of delay elements.
  • FIR filter and delay element(s) can be on the same integrated circuit, e.g. B. a DSP chip can be realized. A particularly simple, cost-effective and efficient system can thus be provided.
  • a delay element and a filter are configured for a relative adaptation of the output signals of the front loudspeaker and at least one non-front-radiating loudspeaker of a surround sound channel to an attenuation of an undesired direct sound of this non-front-radiating loudspeaker in a listening area.
  • the attenuation of an undesired direct sound described above can preferably be achieved by adapting the filter and the delay element, in that the FIR filter has an adequate impulse response and the delay element causes a suitable delay in the electronic signal.
  • an FIR filter can be configured in such a way that an electronic signal of a surround sound channel is (phase) inverted and at the same time (preferably frequency-dependent) is adjusted in terms of level. This signal is then fed to the front speaker. In this way it can be made possible that the output signal of a front speaker connected downstream of the filter in the listening area is inverted and otherwise has the same strength as an undesired direct sound of a non-frontally radiating speaker of the surround sound channel.
  • the delay element is therefore used to ensure that the direct sound and the signal that is inverted and level-adjusted thereto arrive essentially at the same time in an audience area.
  • the delay element preferably essentially compensates for the signal delay of an FIR filter.
  • a preferred electronic structure is as follows: An electronic signal from a surround sound channel is divided at an electronic signal splitter and fed to an FIR filter in a signal arm, which is connected in front of a front speaker. The electronic signal of the surround sound channel is adjusted by the FIR filter in such a way that the front speaker generates an output signal which is used to attenuate the direct sound. At the same time, the electronic signal of the surround sound channel in the other signal arm is time-adjusted by a delay element before it is fed to a loudspeaker that does not radiate frontally.
  • the interference is essentially destructive and that the desired attenuation is achieved in the listener area in the desired spectral range. That means the Matching of the attenuating signals does not have to be perfect, it is sufficient that the preferred attenuation is achieved that leads to an improvement in the surround sound experience.
  • the loudspeaker system is a particularly simple system for generating surround sound, in which the sweet spot can be relatively large. Due to the preferred use of non-directional, non-frontal speakers, the listening area is surprisingly large.
  • the runtime differences of the direct sound of the different non-frontally radiating loudspeakers can e.g. B. can be individually adjusted via respective delay songs connected upstream of the non-frontally radiating loudspeakers. In this way, a single FIR filter can be used to attenuate the direct sound per surround sound channel, even if several non-frontally radiating loudspeakers are used. It was surprising that a very wide audience area can be generated by effectively canceling out the direct sound without having to use multiple FIR filters.
  • the front speaker can preferably play back its own channel as an output signal in addition to the signal from at least one FIR filter that has been explicitly processed to attenuate a surround sound signal, e.g. B. a classic stereo channel (left or right) or a center channel.
  • a surround sound signal e.g. B. 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 the generation of the at least partially destructive interference and is therefore no longer perceived by a listener, with the energy of the own channel being able to reach the ear of a listener and perceived unclouded can be.
  • the configuration of the at least one FIR filter and the delay of a delay element are factory-set during manufacture and are based on the dimensions and geometries of average rooms z. B. average living room of consumers. It can also be preferred that the configuration for the attenuation of a direct sound can be adapted automatically or manually to individually different premises, situations and/or audience areas.
  • a compact loudspeaker system for generating surround sound can thus be provided, which can be kept particularly inexpensive, compact and easy to manufacture by using fewer, simpler and more economical components.
  • the at least one non-frontal speaker and the at least one front speaker are positioned at a small spatial distance from one another.
  • the distance between two loudspeakers is preferably smaller than the size of the loudspeakers used.
  • the distance between the loudspeakers preferably means the spatial area between the outer boundaries of two adjacent loudspeakers.
  • small, non-frontal loudspeakers are used, which are particularly non-directional. In this way, a particularly wide radiation range of the reflected surround sound channel can be achieved, while the cancellation of the direct sound works very well at the same time.
  • non-front radiating loudspeakers can have a membrane diameter (preferably indicates the size of the loudspeaker) of 50 millimeters (mm) or less, preferably 40 mm or less, more preferably 30 mm or less and in particular 20 mm or less.
  • the distance between the front speaker and adjacent speakers that do not radiate frontally could preferably also be smaller than the size of the speaker that does not radiate frontally.
  • the front speaker is not particularly large and therefore not particularly directive and/or directed (preferably based on the divergence of the sound emission cone).
  • the front speaker can have a membrane diameter of 70 mm or less, preferably 60 mm or less, particularly preferably 50 mm or less, more preferably 40 mm or less and in particular 30 mm or less.
  • a front speaker does not have to be as large as a speaker that does not radiate frontally.
  • variable can also be preferable for the above-mentioned variable to be scaled in relation to the size of the audience area and/or the sound pressure to be generated accordingly.
  • At least one FIR filter and/or at least one delay element is implemented by a DSP chip.
  • a single DSP chip can preferably be used for the loudspeaker system. This makes it particularly compact and inexpensive. Multiple DSP chips can also preferably be used. As a result, a particularly good adjustability and/or configurability of the loudspeaker system can be achieved.
  • Such a system is particularly simple, inexpensive and quick to implement.
  • Standard components can be used.
  • DSP chips are also particularly energy-efficient.
  • DSP chips also offer the advantage that other standard sound effects and adjustments are possible at the same time.
  • the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker is carried out with regard to the amplitude, the phase response and the frequency response.
  • an essentially destructive interference between the direct sound and the attenuation signal can preferably be achieved in the listener's area.
  • the attenuation signal transmitted by the at least one front loudspeaker is preferably adapted accordingly, since this signal contains no information for a listener.
  • a (fine) adjustment, in particular of the phase, can then also be achieved via the delay element by the at least one non-frontally radiating loudspeaker.
  • the delay element is configured for a delay to compensate for a latency of the output signal of the front speaker caused by the FIR filter.
  • An FIR filter has a certain electronic signal propagation time, which is preferably referred to as latency and must be compensated for so that the attenuation signal and the direct sound in the listening area essentially destructively interfere with one another.
  • the propagation time differences between the attenuation signal and the direct sound are preferably also taken into account, which can exist due to different spatial distances between the loudspeakers involved and the listening area.
  • the output signals of the front loudspeaker can be adjusted in a particularly simple manner, which leads to the weakening of the direct sound.
  • the relative matching of the front speaker and non-front-radiating speaker outputs to attenuate the unwanted direct sound causes partially destructive interference between the front speaker output and the unwanted direct sound of the non-front-radiating speaker in the listening area.
  • the destructive interference is preferably only partial here, since preferably only the attenuation signal of the output signal interferes essentially destructively with the direct sound and any part of the output signal of the front speaker, which is used to reproduce its own channel information, essentially does not interact with the direct sound through interference. In this way, a particularly effective attenuation can be achieved, in which the front loudspeaker preferably reproduces its own channel information at the same time. In this way, resources can be saved.
  • the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker to attenuate the undesired direct sound in the listening area relates to those output signals whose frequencies include the mid-range and high-frequency range.
  • An expert in the audio field knows what is meant by the middle and high-frequency range, in particular in contrast to the low-frequency range. It has been shown that lower frequencies are difficult for the human ear to localize anyway. Therefore, the Haas effect plays essentially little or no role at lower frequencies. This preferably affects frequencies between approximately 0 Hz and 800 Hz, more preferably up to 300 Hz, particularly preferably between 50 Hz and 200 Hz and in particular between 100 Hz and 150 Hz. This can also depend on a woofer used.
  • a maximum frequency results from the fact that above a certain pitch the membrane of the speaker has to be very small. Therefore, depending on the specific loudspeakers used, there can be a maximum frequency, preferably related to the loudspeakers that do not radiate frontally. This can e.g. B. at 12 kilohertz (kHz).
  • Frontal and non-frontal loudspeakers can preferably also be so-called multi-way loudspeakers, which include mid-range speakers and tweeters (in the sense of the frequency ranges that are preferably emitted).
  • the use of additional tweeters can preferably provide improved sound quality, increase the maximum frequency and decrease the directivity, thereby achieving a wider sweet spot.
  • a channel is assigned to the front loudspeaker, with a signal from an FIR filter being added to a channel signal in order to generate the output signal from the front loudspeaker.
  • the signal of an audio channel and the attenuation signal can be contained simultaneously as an output signal through the front speaker.
  • Suitable circuits for adding an electrical audio signal are known to those skilled in the art.
  • the circuit is preferably digital.
  • the circuit can preferably be integrated in a DSP chip. In this case, the DSP chip can be the same chip on which there is also (at least) one FIR filter and/or a delay element. In this way, the signal processing can be kept particularly simple and compact.
  • a high-pass filter precedes the FIR filter.
  • low frequencies which do not have to be attenuated because they are difficult for the listener to localize from the outset, are not fed to the filter.
  • the computing power of the FIR filter can be reduced, latency can be reduced, power consumption is lower, and the filter can be designed more simply.
  • the limitation of excluding low frequencies from the attenuation of the FIR filter further reduces the required computing power of the DSP chip, so even cheaper chips can be used. It is particularly advantageous that FIR filters generally require more computing power the lower they are to act in the frequency range. This results in a synergistic effect.
  • the at least one front speaker can also be made smaller, making the system more compact and improving the sound quality of the front speaker at high frequencies.
  • the high-pass filter can preferably be controlled using a DSP chip, be realized in particular by the same chip on which there is (at least) one FIR filter and/or a delay element.
  • the high-pass filter has a cut-off frequency of between 50 Hz and 200 Hz, preferably between 100 Hz and 150 Hz. These frequencies have proven particularly effective in achieving the above objectives. Filters for these frequencies can also be implemented particularly easily.
  • the non-radiating speakers include side speakers and/or ceiling speakers. This creates a comprehensive surround sound experience.
  • the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker is carried out in relation to the amplitude, the phase response and the frequency response.
  • the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker causes the undesired direct sound to be attenuated by partially destructive interference between the output signal of the front speaker and the unwanted direct sound of the non-frontally radiating speaker in the listening area.
  • FIG 1 shows a schematic representation of a speaker system 1 of the prior art for generating surround sound.
  • An output signal 5 is generated by a non-frontally radiating loudspeaker, which is reflected on a wall 8 6 and is intended to give a listener 9 in the listening area 11 the feeling that the sound source is at the point of reflection.
  • an undesired direct sound 7 is also generated by the non-frontally radiating loudspeaker, which reaches a listener 9 in the listening area 11 because of the shorter path in front of the reflected sound 6 . Due to the Haas effect, the listener 9 will locate the sound source based on the direct sound. The spatial sound experience to be generated by the reflected sound 6 is thus marred.
  • FIG 2 shows an identical prior art speaker system 1 .
  • a loudspeaker 3 oriented in the direction of the wall 8 and not radiating frontally is also shown here.
  • figure 3 shows the basic principle of the attenuation of undesired direct sound 7.
  • the constellation known from the prior art for generating surround sound is shown once again, in which undesired direct sound 7 also arises.
  • the loudspeaker system 1 on the right-hand side also has a front loudspeaker 13 , the output signal 15 of which contains an attenuation signal which, through appropriate adjustment, attenuates the undesired direct sound 7 so that only a heavily attenuated sound signal 17 from this arrives at a listener 9 in the listener area 11 .
  • the listener essentially only reaches the desired, reflected sound 6 from a surround sound channel of a loudspeaker 3 that does not radiate from the front.
  • FIG 4 shows schematically the structure of the loudspeaker system, the high-pass filter connected upstream of the FIR filter according to the invention not being shown.
  • An electronic signal 19 of a surround sound channel is divided at a signal splitter 21 and fed to an FIR filter 23 in a signal arm, which is connected upstream of a front speaker 13 .
  • the electronic signal 19 of the surround sound channel is adjusted by the FIR filter following filtering by the high-pass filter (not shown) in such a way that the front loudspeaker 13 generates an output signal which is used to attenuate the direct sound.
  • the electronic signal 19 of the surround sound channel in the other signal arm is time-adjusted by a delay element 25 before it is fed to a loudspeaker 3 that does not radiate frontally.
  • a delay element 25 This allows the output signal of the non-frontally radiating loudspeaker 3 to be adjusted over time, which takes into account the latency of the FIR filter 23 and the different propagation times of the direct sound and the output signal of the non-frontally radiating loudspeaker 3 .
  • the direct sound and the associated attenuation signal can be brought into a temporal correspondence required for the destructive interference.
  • figure 5 shows a measurement in a listening area of reflected sound and direct sound as a function of time with a pulse-like output signal from the non-frontally radiating loudspeaker. It can be seen that a considerable direct sound signal occurred before the reflected signal reaches the listening area. The resulting psychoacoustic Haas effect causes a listener to use the direction of the direct sound to locate the sound source. The spatial sound effect to be achieved by the reflected signal fizzles out.
  • figure 6 shows the same measurement with simultaneous attenuation of the direct sound according to the invention. You can see that essentially no more direct sound is measured. The spatial sound effect is created.

Landscapes

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Description

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.The invention relates to a loudspeaker system in which a channel or multiple channels are used that are emitted laterally and/or towards the ceiling, in order to ensure a spatial sound experience in the listening area through reflection on walls and/or ceilings. These are the so-called surround sound channels, which are generated by loudspeakers that do not radiate from the front. Undesirable output signals are also generated, so-called direct sound, which reaches the listening area directly without reflections and disturbs the spatial sound experience. To attenuate the undesired direct sound, a signal that has been appropriately adjusted by an FIR filter is sent out through at least one front speaker for each surround sound channel. The temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay element. The direct sound and the adjusted signal now meet in a listening area, so that the direct sound is weakened.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abschwächung von Direktschall.The invention also relates to a method for attenuating direct sound.

Hintergrund und Stand der TechnikBackground and prior art

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.Surround sound systems can give the listener the experience that they are surrounded by sound sources on all sides and are therefore "in the middle of the action". This is particularly interesting for feature films, in which sound and visual information can be reconciled by generating sounds behind the viewer that match or anticipate the current events on the screen. Very realistic impressions can be conveyed in this way. This technique is also relevant for concert recordings. Spatial sound experiences are often described as much more "enthralling" compared to normal stereo broadcasts. In surround sound systems is exploited that a listener z. B. can determine the direction from which a sound or a noise comes by determining the runtime differences between the two ears and the evaluation of different sound levels.

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.A disadvantage of surround sound systems is the increased number of loudspeakers required. At least two additional speakers are typically required, placed in an area behind the listening area, to produce the additional sounds coming from further afield. The costs of such a system are often very high, and due to the large number of loudspeakers, the space requirement is higher. Such a system is simply not suitable for small rooms.

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.Systems are now also known which use reflections from walls to create the illusion of additional sound sources. Loudspeakers, which are conventionally placed in front of the listener, are aligned in such a way that the sound they generate is reflected on walls and/or ceilings. The reflected sound no longer shines for a listener come directly from the speaker emitting it, but from the point or area on the wall where the sound bounces off and from there reaches the listener. The loudspeakers used can be aligned in such a way that the desired sound pattern can be generated regardless of the precise arrangement of the walls and ceilings of the auditorium.

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.In this way, sound waves can be generated from the side or even from behind and/or above the listener, which can intensify the sound experience. Not only can sound be produced with more than two channels, but the experience of an ordinary two-channel signal or even mono-channel can also be "broadened".

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.However, these types of systems have a disadvantage that "real" surround sound systems do not have. Despite the use of laterally placed and oriented speakers to create the desired reflection, some portion of the sound will reach the listener via a direct path from speaker to listener. Due to the shorter path compared to reflection, this sound always reaches the listener first. Even if the sound level of this direct sound is often much lower than the desired, reflected sound, the so-called Haas effect gives the listener the impression that the sound is coming directly from the loudspeaker. The aforementioned psychoacoustic effect means that, under certain conditions, a listener perceives a sound primarily from the direction from which the signal first reaches him. This unwanted direct sound thus reduces the spatial sound experience considerably.

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.Direct sound can be minimized by using so-called directive loudspeakers. So-called waveguides, which are small elements for conducting sound, are placed in front of the loudspeaker, which have a positive effect on emission that is true to the direction. Larger loudspeakers can also preferably be used, since they have a higher directivity. However, larger loudspeakers are less suitable for producing high tones and reduce the compactness of the system. These systems also have the disadvantage that the sweet spot is relatively small.

So offenbart US 2017/0053641 ein System von Mehrfachlautsprechern zur Klangverbreiterung. Dabei werden Lautsprecher verwendet, die zur Seite und/oder nach oben abstrahlen, sowie Frontlautsprecher eingesetzt. Die von den seitlichen und oberen Lautsprechern gesendeten Signale gelangen als an Wänden und Decken reflektierte Signale zum Hörer. Die Signale der Frontlautsprecher können direkt zum Hörer gelangen, Signale der anderen Lautsprecher abschwächen oder auslöschen. Insbesondere werden dafür Filter mit endlicher Impulsantwort eingebunden, sogenannte FIR-Filter (englisch: finite impulse response filter), um das Signal der Frontlautsprecher entsprechend anzupassen. Pro Raumklangkanal werden hierbei mehrere FIR-Filter eingesetzt.So revealed US2017/0053641 a system of multiple loudspeakers for sound expansion. Loudspeakers are used that radiate to the side and/or upwards, as well as front loudspeakers. The signals sent from the side and top speakers arrive at the listener as signals reflected off walls and ceilings. The signals from the front speakers can reach the listener directly, weakening or eliminating signals from the other speakers. In particular, filters with a finite impulse response are integrated, so-called FIR filters (finite impulse response filters), in order to adapt the signal from the front loudspeakers accordingly. Several FIR filters are used for each surround sound channel.

US 5,815,578 offenbart ein System zur Erzeugung virtuellen Surroundsounds. Verwendet werden pro Seite, d.h. links und rechts, jeweils ein seitlicher und ein frontaler Lautsprecher. Der seitliche Lautsprecher reflektiert Signale zur Klangverbreiterung, während der frontale Lautsprecher Standardsignale erzeugt, die auf direktem Wege zum Hörer gelangen. Zusätzlich soll der frontale LautsprecherAudiosignale zur Auslöschung unerwünschter, nicht reflektierter Signale des seitlichen Lautsprechers erzeugen. Dafür wird ein digitaler Filter verwendet, welcher eine erwünschte Transferfunktion umsetzt. Eine mögliche Transferfunktion wird ausführlich beschrieben. Diese kann in Form einer Division der Übertragungsfunktion des unerwünschten Direktschalls durch die Übertragungsfunktion des Frontlautsprechers sowie die benötigte Ordnung des Filters berechnet werden. Eine Filteroption wird durch die Kombination eines Minimalphasenfilters mit einem zeitlichen Verzögerungsglied beschrieben. Eine Verwendung von FIR-Filtern wird nicht nahegelegt. U.S. 5,815,578 discloses a system for generating virtual surround sound. One side and one front speaker are used on each side, ie left and right. The side speaker reflects signals to broaden the sound, while the front speaker generates standard signals that go directly to the listener. In addition, the front speaker audio signals to eliminate unwanted, non-reflected signals of the generate side speakers. A digital filter is used for this, which converts a desired transfer function. A possible transfer function is described in detail. This can be calculated by dividing the transfer function of the unwanted direct sound by the transfer function of the front speaker and the required order of the filter. One filter option is described by combining a minimum phase filter with a time delay element. A use of FIR filters is not suggested.

Des Weiteren beschreibt US 2007/0263888 ein Verfahren sowie ein System für eine Raumklang-Strahlformung, und US 2015/0304791 zeigt ein Vefahren sowie ein System mit virtueller Höhenfilterung.Furthermore describes US2007/0263888 a method and system for surround sound beamforming, and US2015/0304791 shows a method and a system with virtual height filtering.

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.It is also known in the prior art to reduce the Haas effect by so-called beamforming. A large number of directive loudspeakers are used, the control of which is configured in such a way that the sound propagation can be controlled very precisely by adjusting the runtime between these loudspeakers. In this way, undesired direct sound can be almost completely avoided. However, the number of loudspeakers and thus the complexity of the system increases. Elaborate DSP systems (digital signal processing systems) are required. The acquisition costs of a beamforming system are often very high and the compactness is lost.

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.The prior art therefore lacks inexpensive, flexible, compact and simple systems for generating surround sound which do not require any directive loudspeakers, do not require additional loudspeakers behind the listener and at the same time have a wide sweet spot.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lautsprechersystem sowie ein Verfahren zur Abschwächung von Direktschall ohne die Nachteile des Standes der Technik 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.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. In particular, it was an object of the invention to provide a compact, simple, flexible and inexpensive loudspeaker system for generating surround sound, which does not require additional loudspeakers behind the listening area, does not require any directive loudspeakers and does not generate any unwanted direct sound. A sweet spot should be as large as possible.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lautsprechersystem für die Wiedergabe von mindestens einem 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.In a first aspect, the invention relates to a loudspeaker system for the reproduction of at least one channel, comprising
  • at least one non-frontally radiating speaker and one channel assigned to the non-frontally radiating speaker, which is a surround sound channel,
  • at least one front speaker and
  • a filter connected in front of the front speaker for each surround sound channel and
  • at least one delay element connected upstream of the non-frontally radiating loudspeaker for each surround sound channel
wherein the filter is an FIR filter and the delay element and the FIR filter are configured for a relative adjustment of the output signals of the front speaker and at least one non-front-radiating speaker of a surround sound channel to an attenuation of an undesired direct sound of the non-front-radiating speaker in a listening area.

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 Reflektionen, 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. Unerwünschter Direktschall wird effektiv und einfach durch Verwendung eines FIR-Filters pro Raumklangkanal und mindestens eines Verzögerungsglieds pro Raumklangkanal abgeschwächt, wobei das erfinderische Lautsprechersystem gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Hochpassfilter dem FIR-Filter vorgeschaltet ist.In the case of the inventive loudspeaker system, a channel or several channels emitted laterally and/or towards the ceiling are used in order to ensure a spatial sound experience in the listening area through reflection on walls and/or ceilings. These are the so-called surround sound channels, which are generated by loudspeakers that do not radiate from the front. Undesirable output signals are also generated, so-called direct sound, which reaches the listening area directly, without reflections, and disturbs the spatial sound experience. To attenuate the undesired direct sound, a signal adapted by a finite impulse response filter (FIR filter) is sent through at least one front speaker for each surround sound channel. The temporal generation of a surround sound signal is adjusted by at least one delay element. Direct sound from the surround sound channel and the adjusted signal now meet in a listening area, so that the direct sound is weakened. Unwanted direct sound is effectively and easily attenuated by using an FIR filter per surround sound channel and at least one delay element per surround sound channel, with the inventive loudspeaker system being characterized in comparison to the systems known from the prior art in that a high-pass filter is connected upstream of the FIR filter.

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.A loudspeaker system has at least one channel. Then the loudspeaker system is suitable for the production of monophony (mono) and monophonic surround sound channel. At least 2 channels are preferred. The reproduction of at least 2 channels preferably means the reproduction of at least two separately encoded channels whose sound information can be independent. The playback of 2 separate channels in stereo has been around for a long time known. One audio channel contains audio information intended for the left ear of at least one listener and the other audio information intended for the right ear, with the information being assigned to a single playback. This information can be different, e.g. B. to play back the different spatial positions of members of a recorded orchestral concert or to correspond to "spatially" differently positioned sound sources of a film played on a screen.

Ein Lautsprechersystem besteht typischerweise aus mindestens zwei Seiten- und einem Frontlautsprecher, insbesondere, wenn es sich um ein Zweikanalsystem (Stereo) handelt.A loudspeaker system typically consists of at least two side loudspeakers and one front loudspeaker, especially if it is a two-channel (stereo) system.

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.Basically, in the loudspeaker system, an electrical (audio) signal is translated into sound waves, which are referred to as the output signal(s). For this purpose, a suitable surface of the loudspeaker, the membrane, is made to vibrate accordingly, e.g. B. by electromagnets. The output signals are to be differentiated into the output signals of a front loudspeaker and those of a loudspeaker that does not radiate from the front.

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 IIx, Dolby Pro Logic IIz, 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.In addition to a 2-channel recording and playback system (stereo), there are also multi-channel systems in which, in addition to the sound information for left and right, further spatial sound information such as e.g. B. middle channel (center) and surround channels for rear sounds (either one channel or in turn divided into left and right) and a low-frequency channel can be encoded on the sound source medium and can be reproduced by a suitable system. A surround sound channel preferably designates a channel that is not a center and/or low-frequency 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 be particularly suitable for multi-channel playback. Multi-channel systems can thus preferably include 3 channels, 4 channels, 5 channels, 6 channels, 7 channels, 8 channels, 9 channels, 10 channels and more than 10 channels as standard. The loudspeaker system is preferably such a multi-channel system. The number of channels does not have to match the number of speakers. A person skilled in the art knows what number of channels are common in multi-channel systems. Likewise, 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). The number of channels can also be used in the usual notation, e.g. B. 5.1, 7.1, etc., where the number before the dot designates the number of channels that have the full frequency range and the number after the dot the number of bandwidth-limited channels, preferably low-frequency channels. In this case, the number of channels of the inventive loudspeaker system can preferably include all the usual channel combinations that produce surround sound. The coding can be analog or in a digital format. In particular, it is preferred that the coding is performed in a standard format, the format being selected from the group comprising Dolby Stereo, Dolby Surround, Dolby Pro Logic, Dolby Pro Logic II, Dolby Pro Logic IIx, Dolby Pro Logic IIz, 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.

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.A channel preferably includes all of the sound information that 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 loudspeaker are included.

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.The loudspeaker system is preferably equipped with a suitable decoder that can read out the multi-channel information of the playback medium. The multi-channel information is adapted to the number of loudspeakers connected to the system in such a way that the multi-channel information is reproduced as sensibly as possible in terms of the best possible surround sound that can be achieved with the existing number of loudspeakers. Suitable decoders are known to those skilled in the art and are available as standard. The playback medium is preferably a medium that can be read by one of the following playback devices: a CD player, a DVD player, an MP3 playback device, a media player or network player, a tuner for radio reception, a minidisc player, a record player, a television, a computer and other devices known to those skilled in the art for reproducing audio signals. The medium itself can then have the appropriate form, e.g. B. be a compact disc (CD). The playback device is preferably connected to the loudspeaker system by cable or wirelessly and transmits the information specified by the playback medium.

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 zulässt 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.The loudspeaker system is also preferably equipped with an amplifier which amplifies the information in the signal transmitted by the playback device and decoded by the decoder and passes it on to the loudspeaker(s) connected. At least one amplifier is preferably present for each channel, insofar as the number of loudspeakers allows this and the respective multi-channel signal is supported. Signal processing, in particular digital signal processing (DSP), can preferably be connected upstream of one or more amplifiers in order to influence and adjust a sound image through processing. For example, an amplifier can B be a class AB, D or E amplifier.

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-DigitalWandler (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.The loudspeaker system is preferably constructed in such a way that it has at least one input to which the playback device can be connected. The input signal can preferably be analog and/or digital. Since digital circuits are preferably integrated within the loudspeaker system, e.g. B. for implementing DSP or as a digital FIR filter, it may be preferable to use at least one suitable analog-to-digital converter (A/D converter) upstream of these circuits in order to convert at least one analog input signal into a digital signal. After such a circuit and before at least one amplifier, there is preferably at least one suitable digital-to-analog converter at a suitable point, which converts the digital signal back into an analog signal in order to feed an analog signal to the amplifier.

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 Abschallkegel 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.The speaker system has at least one non-frontally radiating speaker for each surround sound channel. The term "frontal" refers to a loudspeaker oriented directly towards the listening area, which essentially radiates the sound generated in this direction. The speaker that does not radiate frontally is preferably not a directional (or synonymously: "directive") speaker. The person skilled in the art knows that each loudspeaker has a preferred direction in which the sound is essentially emitted or in which an acoustic emission cone is oriented. A directive or directional loudspeaker preferably means a loudspeaker that has no edges, horns or sound guides or waveguides to reduce an acoustic emission cone.

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.Larger loudspeakers can preferably be used for the loudspeakers that do not radiate frontally, since these have a higher directivity and this can reduce direct sound, which is disadvantageous for surround sound effects. However, larger loudspeakers are less suitable for producing high tones and reduce the compactness of the system. A compromise with regard to the size is therefore preferably used for the properties desired in each case (eg size of the sweet spot, frequency level).

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.The "sweet spot" is preferably the area in which the sound image to be achieved by the loudspeaker system is essentially best achieved, e.g. B. the attenuation of the direct sound. This area is determined when setting up and configuring the loudspeaker system and preferably corresponds to the listening area. The audience area can be e.g. B. in the middle between two side speakers positioned on different sides, for example in front of a front-radiating speaker. In the following, lateral loudspeakers are preferably used synonymously for loudspeakers that do not radiate from the front. A typical configuration of the loudspeaker system is as follows: There are at least two side loudspeakers positioned at a certain distance from each other, one on the left and one on the right. There can preferably also be more than one lateral loudspeaker on each side. Left and right are preferably defined from the point of view of the listening area, which is preferably located in the middle in front of the loudspeakers. If you look at the imaginary connecting line, which runs through both side loudspeakers, as the boundary between the front and the back, then the front is the area in which the sound waves of the loudspeakers essentially radiate. At least one central loudspeaker, which emits sound waves essentially frontally in the direction of the listening area, is preferably positioned approximately in the middle between the left and right lateral loudspeakers. The loudspeakers on the side do not radiate frontally, but at a certain angle α in relation to the frontal direction of radiation. This angle α is essentially selected in such a way that the sound waves are reflected on the walls of the room in which the loudspeaker system is located and in this way essentially reach the listening area after a reflection. A left, lateral loudspeaker would radiate in the direction of a left wall of the room from the listening area, so that the emitted sound waves are essentially reflected on this wall and thus essentially reach a listener in the listening area. A right side speaker is similarly oriented toward a right wall of the room. A person skilled in the art knows in which way and in which direction a reflection essentially takes place in relation to the orientation of the wall and the direction of incidence of the sound. The person skilled in the art also knows that a sound wave emitted by a loudspeaker does not run in a line, but occupies a certain spatial area in front of the loudspeaker at a certain spatial angle, the so-called sound emission cone, and that this sound emission cone diverges as the distance from the loudspeaker increases. Accordingly, a sound direction and a reflection never only affects one direction and one point on the wall, but a larger area. Nevertheless, the sound propagation of a directed sound wave at a not too great distance can preferably be approximately described by a straight line, whose point of intersection and angle of intersection with the wall can then be used approximately to describe the direction of a reflection. To a listener, the reflected sound no longer appears to come directly from the emitting loudspeaker, but rather from the location or area on the wall where the sound was reflected and from where it reaches the listener. In this way, a surround sound experience can be created. Therefore, the non-front radiating speakers are associated with channels that are surround channels.

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.The listening 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 speaker. It can also be preferred that the listener (his head) and/or the listening area forms an approximately equilateral triangle with the respective outer or outermost loudspeakers. The audience area is preferably so large that at least one listener is standing or sitting or his head is surrounded by it. This particularly preferably applies to two listeners standing or sitting next to each other 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. It may also be preferred that the audience area 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 listening area, however the inventive principle would remain. Likewise, the loudspeaker system would continue to be described as compact in relation to a large number of known loudspeaker systems from the prior art with a comparable spatial sound functionality and a comparable listener area.

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 %.Terms such as essentially, approximately, about, approx. etc. preferably describe a tolerance range of less than ±40%, preferably less than ±20%, particularly preferably less than ±10%, even more preferably less than ±5% and in particular less than ± 1%. Similarly, preferred describes sizes that are approximately the same. Partially describes preferably at least 5%, more preferably at least 10%, and especially at least 20%, in some cases at least 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 β beschrieben werden.A loudspeaker that does not radiate frontally can also preferably be a so-called ceiling loudspeaker directed towards the ceiling. These terms can preferably also be used synonymously. A loudspeaker that does not radiate frontally can thus comprise at least one loudspeaker on the side and/or at least one loudspeaker in the ceiling. A ceiling-directed speaker emits sound waves generally in an upward direction toward a ceiling of a room so that sound waves reflect off it and reach at least one listener in the listening area from above. In this way, additional spatial sound effects can be created. The deviation of the ceiling loudspeaker from a loudspeaker radiating from the front can preferably be described by a vertical angle β.

Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Auslenkung der nicht frontal strahlenden Lautsprecher des Lautsprechersystems, insbesondere die Winkel α und/oder β, 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.It can be preferred that the deflection of the loudspeakers of the loudspeaker system that do not radiate frontally, in particular the angles α and/or β, are fixed ex works during manufacture and are based on the dimensions and geometries of average rooms, e.g. B. average living room of consumers. It can also be preferred that these angles can be changed by a specialist and/or a consumer and can therefore be adapted to individually different spaces. Such an adjustment can also take place automatically.

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.The speaker system also includes at least one front speaker. This essentially emits the sound waves in the direction of the listening area. In this case, the at least one front speaker can preferably fulfill various functionalities of the surround sound system. He can e.g. B. map a separate channel within the surround sound system, the so-called center loudspeaker, on whose channel, for example, dialogues are often encoded in films.

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.It may also be preferred to provide a front speaker for at least one channel that is also emitted via a non-front radiating speaker, e.g. B. One front speaker (left and one right) for two channels of stereo sound and/or for each additional surround sound channel.

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.It can also be preferred that the at least one front loudspeaker forms a low-frequency channel. The person skilled in the art knows that low frequencies can only be localized to a lesser extent or not at all by a listener and that the exact emission location within a room is therefore of little relevance. Therefore, low tones can also be emitted frontally on a single channel. In this regard, the front speaker can be adapted in terms of its dimensions; in particular, it can be larger than e.g. B. smaller, more suitable for higher frequencies non-frontal speakers. In this case, the low-frequency channel can preferably not be encoded 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 can also be preferred that a low-frequency channel is reproduced by at least one additional loudspeaker, a so-called subwoofer, the location and/or orientation of which is essentially arbitrary.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Tieftonkanal auf mehreren Kanälen und/oder Lautsprechern bzw. sogar auf allen Kanälen wiedergegeben wird.It can also be preferred that the low-frequency channel is reproduced on a number of channels and/or loudspeakers or even on all channels.

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.The front loudspeaker is preferably used in addition to the above-mentioned tasks or also exclusively for emitting an output signal which attenuates undesired direct sound from a loudspeaker which is not radiating from the front.

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.The output signal can therefore only be a signal for attenuation and/or contain the sound information of (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.

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.Despite the use of oriented, non-front radiating speakers to create the desired reflection, some sound will reach the listening area via a direct route from speaker to listening area. This sound, referred to below as direct sound, always reaches the listener beforehand due to the shorter path compared to reflection. Even if the sound level of this signal is often much lower than the desired, reflected sound, the listener gets the impression that the sound is coming directly from the loudspeaker due to the so-called Haas effect. The aforementioned psychoacoustic effect means that, under certain conditions, a listener always perceives a sound primarily from the direction from which the signal first reaches him. This unwanted direct sound thus reduces the spatial sound experience considerably.

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.A person skilled in the art knows how a sound signal can be weakened and/or canceled by interference by a second sound signal brought into spatial overlap. In particular, this requires essentially destructive interference between these two signals. The front-radiating loudspeaker emits the second sound signal in order to weaken the undesired sound signal of the direct sound. In this case, such a signal for attenuation is sent out for each channel of a loudspeaker that does not radiate from the front. This can preferably be sent out from a single front loudspeaker or at least one front loudspeaker per channel. This attenuation signal can be sent out simultaneously with a channel from a front speaker or as the only output signal from the front speaker.

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.Sound signals, sound waves or also output signals emitted by a loudspeaker are preferably spatially spread sound waves with a spectral distribution, with each emitted frequency at any location at any time being able to be assigned an amplitude and a phase relative to every other emitted frequency as well as an absolute phase. A person skilled in the art knows which quantities are required to completely describe a sound wave. A sound wave is preferably a superimposition of a large number of individual vibrations.

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 150 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.A weakening of the direct sound should preferably be achieved in the listening area. The sweet spot is preferred where the attenuation is particularly good with a good spatial sound experience at the same time due to reflected signals. This preferably corresponds to the audience area. In this case, attenuation preferably means that the direct sound becomes measurably smaller. In this case, an attenuation preferably relates to a sound intensity. A preferred magnitude of the attenuation is dependent, for example, on the rooms in which the loudspeaker system is present and on the exact configuration of the system (eg alignment and/or type of the non-frontally radiating loudspeakers). These factors have an influence on the direct sound. Experts often assume that this direct sound should be at least 10 dB lower than the reflected sound of the surround sound channel so that the Haas effect does not occur. Therefore, an attenuation that ensures this ratio between undesired direct sound and reflected surround sound signal is preferred. Since the intensity of the direct sound is initially lower than the reflected signal due to the non-frontal radiation with proper configuration of the system and with walls not too far away from the loudspeakers (on which the sound is reflected), lower attenuations than 10 dB are preferred sufficient. An attenuation can preferably amount to at least a factor of 2 at least in at least one area of the audience area, in particular in the entire audience area. Attenuations of 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 also possible. An attenuation can also be expressed in dB, extinction ratios of at least 3 dB, at least 10 dB, at least 20 dB, at least 30 dB or at least 40 dB being preferred. The attenuation is preferably so strong that perception of the attenuated, undesired direct sound is essentially prevented by the human ear and there is essentially no clouding of the room sound by the Haas effect. In this case, it can be preferable to only attenuate certain frequency ranges of the signal. For example, low frequency ranges, for example approx. 0 Hz - 300 Hz, preferably 50 Hz - 200 Hz, particularly preferably between 100 Hz and 150 Hz can be excluded from the attenuation. A reason for this can e.g. B. lie in the difficult localization of such deep tones. Higher frequencies can also be excluded from the attenuation and/but not be generated as output signals, since they e.g. B. are essentially not perceived by the human ear and/or can only be generated with difficulty by loudspeakers of a certain minimum size. It has been shown, inter alia, in experiments that the inventive loudspeaker system can achieve sufficient attenuation in a listening area to essentially prevent the Haas effect.

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 (FIR-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.At least one filter is connected in front of a front loudspeaker of the loudspeaker system. One filter is used for each surround sound channel. This is also preceded by the amplifier that precedes the loudspeaker. The filter is a finite impulse response (FIR) filter. This filter has a finite impulse response and is well known in the art. The filter is preferably a digital filter. Digital filters can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.

FIR-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 (IIR-Filter), also Filtern mit unendlicher Impulsantwort.FIR filters are easy to implement, inexpensive and are particularly stable in terms of their signal response and less susceptible to oscillations compared to infinite impulse response filters (IIR filters), i.e. filters with an infinite impulse response.

Ein FIR-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 FIR-Filter durch einen DSP-Prozessorchip realisiert werden. Eine integrierte Schaltung kann dabei auch mehrere FIR-Filter umfassen. Insbesondere digitale FIR-Filter sind besonders leicht zu programmieren. Es war überraschend, dass zur Abschwächung eines Direktschalls eines Raumklangkanals ein FIR-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.A FIR filter is preferably implemented by an integrated circuit, e.g. B. a microprocessor. Other integrated circuits that can be used in digital electronics for fast data processing can also be used. For example, an FIR filter can be implemented by a DSP processor chip. An integrated circuit can also include a number of FIR filters. Digital FIR filters in particular are particularly easy to program. It was surprising that an FIR filter could be used to attenuate a direct sound of a surround sound channel, which can also be implemented using an inexpensive standard DSP chip that can be programmed easily and quickly. In this way, costs can be saved and the development times of the loudspeaker system can be kept short.

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 (µs), 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 µs und 10 ms mit einer Auflösung von weniger als 10 µs.A delay element is connected in front of a loudspeaker that does not radiate frontally, with which the runtime of an electronic signal can be changed. This is preferably connected upstream of the amplifier. This delay element preferably works on a digital basis. With the delay element, a specific electronic signal, which is to become an output signal generated by the non-radiating 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 (μs), a few milliseconds (ms) and/or up to 0.5 seconds (s) and can be set with a suitable resolution. A delay of between 1 μs and 10 ms with a resolution of less than 10 μs is particularly preferred.

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.A delay element is preferably implemented by an integrated circuit, e.g. B. a microprocessor. Other integrated circuits that can be used in digital electronics for fast data processing can also be used. For example, a delay element can be implemented by a DSP processor chip. An integrated The circuit can also include a number of delay elements. FIR filter and delay element(s) can be on the same integrated circuit, e.g. B. a DSP chip can be realized. A particularly simple, cost-effective and efficient system can thus be provided.

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.In the loudspeaker system, a delay element and a filter are configured for a relative adaptation of the output signals of the front loudspeaker and at least one non-front-radiating loudspeaker of a surround sound channel to an attenuation of an undesired direct sound of this non-front-radiating loudspeaker in a listening area. Thus, the attenuation of an undesired direct sound described above can preferably be achieved by adapting the filter and the delay element, in that the FIR filter has an adequate impulse response and the delay element causes a suitable delay in the electronic signal. A person skilled in the art knows how to achieve at least partially destructive interference between a direct sound and an attenuating signal. Now that it has surprisingly turned out that an attenuation is also possible with the loudspeaker system described, this knowledge can be transferred in order to achieve a desired attenuation with the components of the loudspeaker system. For example, in a simple exemplary embodiment, an FIR filter can be configured in such a way that an electronic signal of a surround sound channel is (phase) inverted and at the same time (preferably frequency-dependent) is adjusted in terms of level. This signal is then fed to the front speaker. In this way it can be made possible that the output signal of a front speaker connected downstream of the filter in the listening area is inverted and otherwise has the same strength as an undesired direct sound of a non-frontally radiating speaker of the surround sound channel. However, due to the different distances of the non-front radiating speaker and the front speaker to the listening area, and due to the electronic signal delay (latency) inherent in an FIR filter, these two sound signals may not arrive in the listening area at the same time. However, simultaneity of the overlapping output signals generated in this way is important for the destructive interference required for attenuation. The delay element is therefore used to ensure that the direct sound and the signal that is inverted and level-adjusted thereto arrive essentially at the same time in an audience area.

Bevorzugt gleicht dabei das Verzögerungsglied im Wesentlichen die Signalverzögerung eines FIR-Filters aus.In this case, the delay element preferably essentially compensates for the signal delay of an FIR filter.

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.A preferred electronic structure is as follows: An electronic signal from a surround sound channel is divided at an electronic signal splitter and fed to an FIR filter in a signal arm, which is connected in front of a front speaker. The electronic signal of the surround sound channel is adjusted by the FIR filter in such a way that the front speaker generates an output signal which is used to attenuate the direct sound. At the same time, the electronic signal of the surround sound channel in the other signal arm is time-adjusted by a delay element before it is fed to a loudspeaker that does not radiate frontally.

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.It is preferred that the interference is essentially destructive and that the desired attenuation is achieved in the listener area in the desired spectral range. That means the Matching of the attenuating signals does not have to be perfect, it is sufficient that the preferred attenuation is achieved that leads to an improvement in the surround sound experience. The loudspeaker system is a particularly simple system for generating surround sound, in which the sweet spot can be relatively large. Due to the preferred use of non-directional, non-frontal speakers, the listening area is surprisingly large.

Es gibt pro Raumklangkanal 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 FIR-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.There is at least one delay element per surround sound channel. If several non-frontally radiating loudspeakers are used per surround sound channel, an output signal from a front loudspeaker is preferably sufficient for attenuation and the use of a single FIR filter. The runtime differences of the direct sound of the different non-frontally radiating loudspeakers can e.g. B. can be individually adjusted via respective delay songs connected upstream of the non-frontally radiating loudspeakers. In this way, a single FIR filter can be used to attenuate the direct sound per surround sound channel, even if several non-frontally radiating loudspeakers are used. It was surprising that a very wide audience area can be generated by effectively canceling out the direct sound without having to use multiple FIR filters.

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.However, it may also be preferable to use only one delay element per surround sound channel even with several non-radiating loudspeakers, particularly if these loudspeakers are spatially close together and a separate runtime adjustment to the attenuation signal is not required.

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.The front speaker can preferably play back its own channel as an output signal in addition to the signal from at least one FIR filter that has been explicitly processed to attenuate a surround sound signal, e.g. B. 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 the generation of the at least partially destructive interference and is therefore no longer perceived by a listener, with the energy of the own channel being able to reach the ear of a listener and perceived unclouded can be.

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.It can be preferred that the configuration of the at least one FIR filter and the delay of a delay element are factory-set during manufacture and are based on the dimensions and geometries of average rooms z. B. average living room of consumers. It can also be preferred that the configuration for the attenuation of a direct sound can be adapted automatically or manually to individually different premises, situations and/or audience areas.

Zur Verdeutlichung der Erfindung möchten sollen nun verschiedene Konstellationen aufgeführt 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.
To clarify the invention, various constellations should now be listed:
  • There is a delay element for each surround sound channel with a downstream loudspeaker directed to the side/to the ceiling. There is a filter with a downstream front speaker to attenuate the direct sound.
  • There is a delay element per surround sound channel with a downstream loudspeaker directed to the side/ceiling with an upstream delay element. There is a filter with several downstream front loudspeakers to attenuate the direct sound.
  • There is a delay element for each surround sound channel with several downstream loudspeakers directed to the side/to the ceiling. There is a filter with one or more downstream front speakers to attenuate the direct sound. This constellation is a particularly simple structure that surprisingly provides excellent surround sound, especially when the loudspeakers that do not radiate from the front are spatially close to one another.
  • There are multiple delays per surround channel, followed by multiple side/ceiling-firing speakers (preferably one per delay). Otherwise as above, one or more front speakers, but only one filter for each surround sound channel. In this way, a particularly good adjustment of the output signals can be achieved, the surround sound has a high quality and a wide sweet spot, even in constellations in which the loudspeakers that are not radiating from the front are not close to each other.
  • As above, there can also be a front speaker with a number of upstream filters for attenuating the direct sound of a number of surround sound channels, with one filter being used for each surround sound channel. This constellation offers special advantages. By using only one front speaker, the system can be kept particularly compact, simple and inexpensive. It was surprising that an excellent surround sound experience with a wide sweet spot could be achieved by using only one front speaker with an upstream FIR filter for each surround sound channel to eliminate direct sound.
  • However, multiple FIR filters will not be used for one surround channel, e.g. B. to attenuate various side/ceiling-firing speakers of this channel. However, an adaptation to several loudspeakers of a surround sound channel directed laterally/towards the ceiling is possible in a particularly simple manner by means of several delay elements. This keeps the structure very simple while at the same time improving performance.

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.It was surprising that an FIR filter for attenuating a surround sound channel is sufficient to achieve the desired attenuation, even when using a plurality of non-frontally radiating loudspeakers per surround sound channel. In this way, costs can be saved and the loudspeaker system is special, simple and therefore robust, compact and inexpensive.

Es war ebenso überraschend, dass durch die Erfindung auf einfache Weise alle Konstellationen abgedeckt werden konnten, welche für ein ungetrübtes Raumklangelebnis relevant sind.It was just as surprising that the invention made it possible to easily cover all constellations that are relevant for an untroubled spatial sound experience.

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.It was also surprising that such a loudspeaker system can produce a high-quality surround sound experience without loudspeakers surrounding (e.g. placed behind) and/or directional loudspeakers. A compact loudspeaker system for generating surround sound can thus be provided, which can be kept particularly inexpensive, compact and easy to manufacture by using fewer, simpler and more economical components.

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.In a preferred embodiment, the at least one non-frontal speaker and the at least one front speaker are positioned at a small spatial distance from one another. The distance between two loudspeakers is preferably smaller than the size of the loudspeakers used. The distance between the loudspeakers preferably means the spatial area between the outer boundaries of two adjacent loudspeakers. In this way, a particularly effective cancellation of the direct sound can be achieved in a wide audience area, because a very good overlap of the output signals to be adjusted can be achieved.

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.It is particularly preferred that small, non-frontal loudspeakers are used, which are particularly non-directional. In this way, a particularly wide radiation range of the reflected surround sound channel can be achieved, while the cancellation of the direct sound works very well at the same time.

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.As an example, non-front radiating loudspeakers can have a membrane diameter (preferably indicates the size of the loudspeaker) of 50 millimeters (mm) or less, preferably 40 mm or less, more preferably 30 mm or less and in particular 20 mm or less. In this case, the distance between the front speaker and adjacent speakers that do not radiate frontally could preferably also be smaller than the size of the speaker that does not radiate frontally.

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.It was particularly surprising that compact systems, preferably with the above properties, not only impress with their small size, but also with a particularly large sweet spot.

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.It can also be preferred that the front speaker is not particularly large and therefore not particularly directive and/or directed (preferably based on the divergence of the sound emission cone). As a result, the overlap between the direct sound and the attenuation signal can preferably be increased and an extended sweet spot can be achieved. The front speaker can have a membrane diameter of 70 mm or less, preferably 60 mm or less, particularly preferably 50 mm or less, more preferably 40 mm or less and in particular 30 mm or less. Preferably, however, a front speaker does not have to be as large as a speaker that does not radiate frontally.

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 this case, it can also be preferable for the above-mentioned variable to be scaled in relation to the size of the audience area and/or the sound pressure to be generated accordingly.

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.In a preferred embodiment, at least one FIR filter and/or at least one delay element is implemented by a DSP chip. A single DSP chip can preferably be used for the loudspeaker system. This makes it particularly compact and inexpensive. Multiple DSP chips can also preferably be used. As a result, a particularly good adjustability and/or configurability of the loudspeaker system can be achieved.

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.Such a system is particularly simple, inexpensive and quick to implement. Standard components can be used. DSP chips are also particularly energy-efficient. DSP chips also offer the advantage that other standard sound effects and adjustments are possible at the same time.

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 a preferred embodiment, the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker is carried out with regard to the amplitude, the phase response and the frequency response. In this way, an essentially destructive interference between the direct sound and the attenuation signal can preferably be achieved in the listener's area. In this case, the attenuation signal transmitted by the at least one front loudspeaker is preferably adapted accordingly, since this signal contains no information for a listener. A (fine) adjustment, in particular of the phase, can then also be achieved via the delay element by the at least one non-frontally radiating loudspeaker.

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 a further preferred embodiment of the speaker system, the delay element is configured for a delay to compensate for a latency of the output signal of the front speaker caused by the FIR filter. An FIR filter has a certain electronic signal propagation time, which is preferably referred to as latency and must be compensated for so that the attenuation signal and the direct sound in the listening area essentially destructively interfere with one another. Of course, the propagation time differences between the attenuation signal and the direct sound are preferably also taken into account, which can exist due to different spatial distances between the loudspeakers involved and the listening area. As a result, the output signals of the front loudspeaker can be adjusted in a particularly simple manner, which leads to the weakening of the direct sound.

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 a preferred embodiment of the speaker system, the relative matching of the front speaker and non-front-radiating speaker outputs to attenuate the unwanted direct sound causes partially destructive interference between the front speaker output and the unwanted direct sound of the non-front-radiating speaker in the listening area. The destructive interference is preferably only partial here, since preferably only the attenuation signal of the output signal interferes essentially destructively with the direct sound and any part of the output signal of the front speaker, which is used to reproduce its own channel information, essentially does not interact with the direct sound through interference. In this way, a particularly effective attenuation can be achieved, in which the front loudspeaker preferably reproduces its own channel information at the same time. In this way, resources can be saved.

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.In a preferred embodiment of the speaker system, the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker to attenuate the undesired direct sound in the listening area relates to those output signals whose frequencies include the mid-range and high-frequency range. An expert in the audio field knows what is meant by the middle and high-frequency range, in particular in contrast to the low-frequency range. It has been shown that lower frequencies are difficult for the human ear to localize anyway. Therefore, the Haas effect plays essentially little or no role at lower frequencies. This preferably affects frequencies between approximately 0 Hz and 800 Hz, more preferably up to 300 Hz, particularly preferably between 50 Hz and 200 Hz and in particular between 100 Hz and 150 Hz. This can also depend on a woofer used.

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.In the prior art, it was assumed that a surround sound experience through reflected signals would only be possible up to certain maximum frequencies. This assumption was based on the fact that smaller loudspeakers (smaller diaphragms) should preferably be used for higher frequencies for a certain signal quality. In turn, due to fundamental physical relationships, smaller loudspeakers are less directional and have a more divergent sound emission cone. Therefore, their direct sound is larger. In the prior art, this was regarded as a hindrance, since an attenuation, in particular a simple attenuation, of a direct sound according to the invention was not known. Due to the directional ones often used in the past, the sweet spot was also very small, since a reflected signal only covered a very small area. In the preferred embodiment, where mid and high frequencies are adjusted relative to each other for attenuation, the listening area can be increased significantly and the system can be kept compact while maintaining high sound quality even at high frequencies.

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.A maximum frequency results from the fact that above a certain pitch the membrane of the speaker has to be very small. Therefore, depending on the specific loudspeakers used, there can be a maximum frequency, preferably related to the loudspeakers that do not radiate frontally. This can e.g. B. at 12 kilohertz (kHz).

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.Frontal and non-frontal loudspeakers can preferably also be so-called multi-way loudspeakers, which include mid-range speakers and tweeters (in the sense of the frequency ranges that are preferably emitted). The use of additional tweeters can preferably provide improved sound quality, increase the maximum frequency and decrease the directivity, thereby achieving a wider sweet spot.

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 a preferred embodiment, a channel is assigned to the front loudspeaker, with a signal from an FIR filter being added to a channel signal in order to generate the output signal from the front loudspeaker. Thus, the signal of an audio channel and the attenuation signal can be contained simultaneously as an output signal through the front speaker. Suitable circuits for adding an electrical audio signal are known to those skilled in the art. The circuit is preferably digital. The circuit can preferably be integrated in a DSP chip. In this case, the DSP chip can be the same chip on which there is also (at least) one FIR filter and/or a delay element. In this way, the signal processing can be kept particularly simple and compact.

In dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem 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 the loudspeaker system according to the invention, a high-pass filter precedes the FIR filter. In this way, low frequencies, which do not have to be attenuated because they are difficult for the listener to localize from the outset, are not fed to the filter. As a result, the computing power of the FIR filter can be reduced, latency can be reduced, power consumption is lower, and the filter can be designed more simply. The limitation of excluding low frequencies from the attenuation of the FIR filter further reduces the required computing power of the DSP chip, so even cheaper chips can be used. It is particularly advantageous that FIR filters generally require more computing power the lower they are to act in the frequency range. This results in a synergistic effect. In addition, if necessary, the at least one front speaker can also be made smaller, making the system more compact and improving the sound quality of the front speaker at high frequencies. The high-pass filter can preferably be controlled using a DSP chip, be realized in particular by the same chip on which there is (at least) one FIR filter and/or a delay element.

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.In a preferred embodiment of the loudspeaker system, the high-pass filter has a cut-off frequency of between 50 Hz and 200 Hz, preferably between 100 Hz and 150 Hz. These frequencies have proven particularly effective in achieving the above objectives. Filters for these frequencies can also be implemented particularly easily.

Je nach verwendeten Lautsprechertypen können auch andere Abschneidefrequenzen bevorzugt sein. So kann das Lautsprechersystem individuell angepasst werden.Depending on the speaker types used, other cutoff frequencies may also be preferred. In this way, the speaker system can be individually adjusted.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechersystems umfassen die nicht frontal strahlenden Lautsprecher Seitenlautsprecher und/oder Deckenlautsprecher. Dadurch kann ein umfassendes Raumklangerlebnis erzeugt werden.In a preferred embodiment of the speaker system, the non-radiating speakers include side speakers and/or ceiling speakers. This creates a comprehensive surround sound experience.

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, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochpassfilter dem FIR-Filter vorgeschaltet ist.In a further aspect, the invention relates to a method for attenuating undesired direct sound from at least one non-radiating loudspeaker in a listening area for a loudspeaker system for reproducing at least one channel, preferably as described above, comprising
  • providing at least one non-front-radiating loudspeaker and a channel associated with the non-front-radiating loudspeaker, which channel is a surround sound channel;
  • providing at least one front speaker;
  • providing a filter upstream of the front speaker for each surround sound channel;
  • Provision of at least one delay element per surround sound channel upstream of the loudspeaker that does not radiate from the front,
wherein the filter is an FIR filter and the delay element and the FIR filter are configured for a relative adaptation of the output signals of the front loudspeaker and at least one non-frontally radiating loudspeaker of a surround sound channel to an attenuation of an undesired direct sound of the non-frontally radiating loudspeaker in a listening area, characterized in that a high-pass filter precedes the FIR filter.

Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lautsprechersystems auch für das erfindungsgemäße Verfahren gelten.The average person skilled in the art recognizes that technical features, definitions and advantages of preferred embodiments of the loudspeaker system according to the invention also apply to the method according to the invention.

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 a preferred embodiment of the method, the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker is carried out in relation to the amplitude, the phase response and the frequency response.

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 a further preferred embodiment of the method, the relative adjustment of the output signals of the front speaker and the non-frontally radiating speaker causes the undesired direct sound to be attenuated by partially destructive interference between the output signal of the front speaker and the unwanted direct sound of the non-frontally radiating speaker in the listening area.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen und Figuren näher erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.The invention is to be explained in more detail below using examples and figures, without being restricted to these.

Kurzbeschreibung der AbbildungenBrief description of the illustrations

  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lautsprechersystems des Standes der Technik. figure 1 Figure 12 shows a schematic representation of a prior art speaker system.
  • Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Lautsprechersystems des Standes der Technik. figure 2 FIG. 12 shows a further schematic representation of a loudspeaker system of the prior art.
  • Figur 3 zeigt schematisch das Grundprinzip der Abschwächung eines Direktschalls. figure 3 shows schematically the basic principle of the attenuation of a direct sound.
  • Figur 4 zeigt den schematischen Aufbau des Lautsprechersystems. figure 4 shows the schematic structure of the speaker system.
  • Figur 5 zeigt eine Messung von unerwünschtem Direktschall und erwünschtem reflektierten Schall ohne Abschwächung. figure 5 shows a measurement of undesired direct sound and desired reflected sound without attenuation.
  • Figur 6 zeigt eine Messung von unerwünschtem Direktschall und erwünschtem reflektierten Schall mit Abschwächung. figure 6 shows a measurement of unwanted direct sound and wanted reflected sound with attenuation.
Detaillierte Beschreibung der AbbildungDetailed description of the figure

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. figure 1 shows a schematic representation of a speaker system 1 of the prior art for generating surround sound. An output signal 5 is generated by a non-frontally radiating loudspeaker, which is reflected on a wall 8 6 and is intended to give a listener 9 in the listening area 11 the feeling that the sound source is at the point of reflection. In this case, however, an undesired direct sound 7 is also generated by the non-frontally radiating loudspeaker, which reaches a listener 9 in the listening area 11 because of the shorter path in front of the reflected sound 6 . Due to the Haas effect, the listener 9 will locate the sound source based on the direct sound. The spatial sound experience to be generated by the reflected sound 6 is thus marred.

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. figure 2 Figure 1 shows an identical prior art speaker system 1 . A loudspeaker 3 oriented in the direction of the wall 8 and not radiating frontally is also shown here.

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. figure 3 shows the basic principle of the attenuation of undesired direct sound 7. On the left, the constellation known from the prior art for generating surround sound is shown once again, in which undesired direct sound 7 also arises. The loudspeaker system 1 on the right-hand side also has a front loudspeaker 13 , the output signal 15 of which contains an attenuation signal which, through appropriate adjustment, attenuates the undesired direct sound 7 so that only a heavily attenuated sound signal 17 from this arrives at a listener 9 in the listener area 11 . Thus, the listener essentially only reaches the desired, reflected sound 6 from a surround sound channel of a loudspeaker 3 that does not radiate from the front.

Figur 4 zeigt schematisch den Aufbau des Lautsprechersystems, wobei der erfindungsgemäß dem FIR-Filter vorgeschaltete Hochpassfilter nicht dargestellt ist. 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 im Anschluss an eine Filterung durch den nicht dargestellten Hochpassfilter 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. figure 4 shows schematically the structure of the loudspeaker system, the high-pass filter connected upstream of the FIR filter according to the invention not being shown. An electronic signal 19 of a surround sound channel is divided at a signal splitter 21 and fed to an FIR filter 23 in a signal arm, which is connected upstream of a front speaker 13 . The electronic signal 19 of the surround sound channel is adjusted by the FIR filter following filtering by the high-pass filter (not shown) in such a way that the front loudspeaker 13 generates an output signal which is used to attenuate the direct sound. At the same time, the electronic signal 19 of the surround sound channel in the other signal arm is time-adjusted by a delay element 25 before it is fed to a loudspeaker 3 that does not radiate frontally. This allows the output signal of the non-frontally radiating loudspeaker 3 to be adjusted over time, which takes into account the latency of the FIR filter 23 and the different propagation times of the direct sound and the output signal of the non-frontally radiating loudspeaker 3 . In this way, the direct sound and the associated attenuation signal can be brought into a temporal correspondence required for the destructive interference.

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. figure 5 shows a measurement in a listening area of reflected sound and direct sound as a function of time with a pulse-like output signal from the non-frontally radiating loudspeaker. It can be seen that a considerable direct sound signal occurred before the reflected signal reaches the listening area. The resulting psychoacoustic Haas effect causes a listener to use the direction of the direct sound to locate the sound source. The spatial sound effect to be achieved by the reflected signal fizzles out.

Figur 6 zeigt die gleiche Messung bei gleichzeitiger Abschwächung des Direktschalls gemäß der Erfindung. Man sieht, dass im Wesentlichen kein Direktschall mehr gemessen wird. Der Raumklangeffekt wird erzeugt. figure 6 shows the same measurement with simultaneous attenuation of the direct sound according to the invention. You can see that essentially no more direct sound is measured. The spatial sound effect is created.

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. Das 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.It is pointed out that various alternatives to the described 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 therefore not limited in their explanations to the above preferred embodiments. Rather, a large number of design variants are conceivable, which can deviate from the solution shown.

BezugszeichenlisteReference List

11
Lautsprechersystemspeaker system
33
Nicht frontal strahlender LautsprecherNon-front radiating speaker
55
Ausgangssignal (des nicht frontal strahlender Lautsprechers)Output signal (of the non-front radiating speaker)
66
Reflektierter Schallreflected sound
77
Direktschalldirect sound
88th
WandWall
99
Zuhörerlisteners
1111
Zuhörerbereichaudience area
1313
Frontlautsprecherfront speaker
1515
Ausgangssignal (des Frontlautsprechers)Output signal (of the front speaker)
1717
Abgeschwächter DirektschallAttenuated direct sound
1919
Elektronisches Signal des RaumklangkanalsElectronic signal of the surround sound channel
2121
Signalweichesignal switch
2323
FIR-FilterFIR filter
2525
Verzögerungsglieddelay element

Claims (12)

  1. A loudspeaker system (1) for playback of at least one channel, comprising
    at least one non-frontally emitting loudspeaker (3) and a channel associated with the non-frontally emitting loudspeaker that is a surround sound channel,
    at least one front loudspeaker (13),
    per surround sound channel, a filter upstream of the front loudspeaker (13), and
    per surround sound channel, at least one delay element (25) upstream of the non-frontally emitting loudspeaker (3), wherein the filter is an FIR filter (23) and the delay element (25) and the FIR filter (23) are configured for a relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) of the surround sound channel to attenuate an undesirable direct sound (7) of the non-frontally emitting loudspeaker (3) within an audience area (11),
    characterised in that
    a high-pass filter is upstream of the FIR filter (23).
  2. The loudspeaker system (1) according to claim 1,
    wherein at least one FIR filter (23) and/or at least one delay element (25) are implemented by a DSP chip.
  3. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) is performed in terms of amplitude, phase response, and frequency response.
  4. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the delay element (25) is configured for a delay to compensate for a latency of the output signals (15) of the front loudspeaker (13) caused by the FIR filter (23).
  5. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) to attenuate the undesirable direct sound (7) causes a partially destructive interference between the output signal (15) of the front loudspeaker (13) and the undesirable direct sound (7) of the non-frontally emitting loudspeaker (3) within the audience area (11).
  6. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) to attenuate the undesirable direct sound (7) within the audience area (11) relates to output signals (15, 5), the frequencies of which comprise the mid- and high-frequency ranges.
  7. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein a channel is associated with the front loudspeaker (13), wherein a signal of an FIR filter (23) is added to a channel signal to generate the output signal (15) of the front loudspeaker.
  8. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the high-pass filter preferably has a cut-off frequency between 50Hz-200Hz, in particular between 100Hz and 150Hz.
  9. The loudspeaker system (1) according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the non-frontally emitting loudspeakers (3) comprise side loudspeakers and/or ceiling loudspeakers.
  10. A method for attenuating an undesirable direct sound (7) of at least one non-frontally emitting loudspeaker (3) within an audience area (11) for a loudspeaker system (1) for playback of at least one channel, preferably according to any one or more of the claims 1-9,
    comprising
    providing at least one non-frontally emitting loudspeaker (3) and a channel associated with the non-frontally emitting loudspeaker (3) that is a surround sound channel;
    providing at least one front loudspeaker (13);
    providing, per surround sound channel, a filter upstream of the front loudspeaker (13);
    providing, per surround sound channel, at least one delay element (25) upstream of the non-frontally emitting loudspeaker (3),
    wherein the filter is an FIR filter (23) and the delay element (25) and the FIR filter (23) are configured for a relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and at least one non-frontally emitting loudspeaker (3) of a surround sound channel to attenuate an undesirable direct sound (7) of the non-frontally emitting loudspeaker (3) within an audience area (11),
    characterised in that
    a high-pass filter is upstream of the FIR filter (23).
  11. The method for attenuating an undesirable output signal according to the preceding claim,
    wherein the relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) is performed in terms of amplitude, phase response, and frequency response.
  12. The method for attenuating an undesirable output signal according to any one or more of the preceding claims,
    wherein the relative adjustment of the output signals (15, 5) of the front loudspeaker (13) and the non-frontally emitting loudspeaker (3) to attenuate the undesirable direct sound (7) causes a partially destructive interference between the output signal (15) of the front loudspeaker (13) and the undesirable direct sound (7) of the non-frontally emitting loudspeaker (3) within the audience area (11).
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