EP3984246B1 - Vorrichtung und verfahren zur beschallung eines räumlichen bereichs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur beschallung eines räumlichen bereichs

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EP3984246B1
EP3984246B1 EP20735275.8A EP20735275A EP3984246B1 EP 3984246 B1 EP3984246 B1 EP 3984246B1 EP 20735275 A EP20735275 A EP 20735275A EP 3984246 B1 EP3984246 B1 EP 3984246B1
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EP
European Patent Office
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acoustic
virtual
transducer
transducers
sound
Prior art date
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EP20735275.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3984246A1 (de
EP3984246C0 (de
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Helmut Oellers
Adrian Lara MORENO
Emad Yacoub HANNA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Holoplot GmbH
Original Assignee
Holoplot GmbH
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Publication date
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Publication of EP3984246A1 publication Critical patent/EP3984246A1/de
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Publication of EP3984246C0 publication Critical patent/EP3984246C0/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00—Public address systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/13—Application of wave-field synthesis in stereophonic audio systems

Definitions

  • the invention relates to a device for sound reinforcement of a spatial area with the features of claim 1, a method for sound reinforcement with the features of claim 9 and a computer program product with the features of claim 17.
  • the principle of wave field synthesis in the audio domain can be realized by convolving the signal into an impulse response specific to the position of each individual transducer. This allows for the synthesis of both direct sound waves and reflections from the recording space during playback.
  • the process is mathematically complex. Therefore, in practice, it is typically reduced to a single horizontal array of transducers arranged around the listener in a heavily acoustically damped playback room. This method is unsuitable for live sound reinforcement applications due to the signal redundancy resulting from the convolution into the impulse response.
  • a sound transducer field radiates sound over a surface, which can be flat or curved.
  • a sound transducer field can also be flat and exhibit curved sections.
  • a transducer field typically comprises an array of transducers, such as loudspeakers, typically dynamic loudspeakers, arranged in a plane.
  • transducer principles such as electrostatic or piezoelectric transducers or even microelectromechanical systems (MEMS), is also possible.
  • the task is to create improved sound transducer fields and methods for sound reinforcement of spatial areas.
  • This system uses a device for sound reinforcement of a spatial area, employing at least one transducer array with a plurality of individual transducers (e.g., loudspeakers) arranged in a planar configuration.
  • the transducer array can, for example, have a flat or curved shape. It is also possible for the transducer array to have both curved and flat sections.
  • the transducers can be arranged in a grid, but this is not mandatory as long as their geometric position remains precisely defined.
  • the transducers can be identical, but this is not required.
  • the sound transducer array is configured and operational to emit wavefronts corresponding to a model with at least two virtual sound sources located behind the at least one sound transducer array, as seen from the area being covered.
  • the area being covered can be, for example, an enclosed space, the audience area within an enclosed space, a part of the outdoor area, or an audience area outdoors.
  • a computing device is used to control individual transducers in at least one transducer array, whereby the computing device determines the radiation times for the same audio content for the transducers in the at least one transducer array based on their distance to at least one first virtual sound source, whereby the different vertical position of the individual transducers in a horizontal arrangement with respect to the first virtual sound source is not taken into account, so that the radiation times are independent of the vertical position of the at least one virtual sound source and the respective
  • the sound transducers are determinable, and the time of flight to the respective sound transducer is added to these calculated values, which can be determined from the distance of the respective sound transducer to the at least one second virtual sound source, whereby the different horizontal position of the individual sound transducers in a vertical arrangement with respect to the second virtual sound source is not taken into account, so that the time of flight is determined regardless of the respective horizontal position of the at least one second virtual sound source and the respective sound transducer.
  • the additional latency of the audio signal caused by adding the values of the transit times can be eliminated, for example, by subtracting a common value from each transit time calculated for the individual transducers, which is smaller than the smallest of all the values calculated in the result of the addition.
  • the computing device is designed such that several wavefronts with the same audio content can be generated by the sound transducer field using a common virtual sound source for the horizontal plane (azimuth plane) and at least two vertically staggered virtual sound sources for the vertical plane (elevation plane).
  • each of the staggered levels can be assigned its own input channel, allowing the sound pressure levels and frequency responses of individual beams with the same audio content to be adjusted independently.
  • the acoustic beams in the elevation plane have different vertical opening angles, whereby the size of individual supply areas in the spatial area is adjusted to each other in order to be able to use the maximum available diaphragm deflection of the individual sound transducers in all areas.
  • the computing device is designed such that the vertical curvature of the wavefronts is divided into different frequency ranges. is, in particular, where only an inner area in the vertical center of the transducer field is equipped with transducers that radiate the upper frequency range of the audio content, wherein the curvature of the wavefront in this frequency range can be determined by a separate, secondary virtual sound source such that its wavefronts in at least part of the sound-covered spatial area, e.g., the audience area, exhibit the same vertical boundary as the wavefront of the outer transducers for the same beam. This prevents linear distortion of the audio content.
  • a time compensation between the wavefronts of the different frequency ranges can be designed such that the time errors caused by the different distances of the second virtual sound sources to the transducer field for the different frequency ranges between the wavefronts of the different frequency ranges of the same audio content are halved at the boundaries of the supply area of the respective beam by shifting the virtual sound source for the lower frequency band, after correcting the time difference in the middle of the wavefront, again by half the difference between the two radii of curvature at the boundary of the supply area in the direction of the two-dimensional transducer arrangement.
  • the delay times and levels of the audio content determined in the model-based approach of wave field synthesis are converted into impulse responses in the computing tool, with which the sound transducers of a wave field synthesis system based on the convolution of the audio content into impulse responses can be controlled.
  • the computational tool can be designed such that the curvatures of the wavefronts in the elevation plane and the curvatures of the same wavefronts in the azimuth plane are different, with virtual sound sources located at different distances from the transducer field being used as a reference point for calculating the delay times and the level of the same audio content for each individual transducer in the transducer field, and the localization of the nearest virtual sound source being used for the localization of the
  • the sound event in the azimuth plane is decisive, and the more distant, second virtual sound source determines the curvature and orientation of the same wavefront in the elevation plane.
  • FIG. 1 The basic principle of an embodiment of a device for sound reinforcement of a spatial area 200 by means of a sound transducer field 100 is presented.
  • the transducer field 100 which operates on the principle of wave field synthesis, generates an "acoustic curtain.” From a single mono signal, and by calculating sound propagation times and levels based on the distance between a virtual sound source 1 and the respective transducer 11 in the transducer field 100, the signals that a transducer would receive from a real sound source at the position of the virtual sound source 1 from a microphone located directly behind it in a partition are derived using a model-based approach. The wavefront of a real sound source is thus reconstructed, as if by a "curtain.”
  • each virtual sound source 1 behind this arrangement is physically reconstructed from a multitude of individual sound transducers according to Huygens' principle.
  • the curvature of the wavefront 30 corresponds to that of a wavefront emanating from a real sound source at the position of the virtual sound source 1. Therefore, unlike phantom sound sources in psychoacoustically based methods, the virtual sound source 1 does not change its point of origin with the listener's position.
  • the curvature and orientation of the wavefronts 30 in the azimuth direction (i.e., in the horizontal) and elevation direction (i.e., in the vertical) can be determined.
  • Transducer arrays 10 with individually operated transducers 11 generate cylindrical waves when a parallel wavefront is to be produced.
  • the cylindrical waves are reflected off the ceiling and floor of a room, which is why the room must be heavily damped in order to at least partially meet the condition of a source-free volume theoretically required for wave field synthesis.
  • the size of the transducer field and the position of the virtual sound source 1 determine the area in which the audience is served by this virtual sound source 1. Outside the area where transducers 11 are located between the virtual sound source 1 and the sound receiver, the sound pressure decreases very rapidly.
  • the virtual sound source 1 is only audible in the area where it would also be visible from the audience's position within the area of the transducer field 11. In this way, a wavefront 30 can be directed precisely, for example, towards the audience area, without unintentionally hitting the room's reflective surfaces.
  • the virtual sound source 1 in the model-based approach must be positioned close behind the transducer array to cover a wide audience area within the spatial area 200. While a distant virtual sound source 1 would have the advantage that the surface area of the wavefront 30 in the audience area would increase only slowly with distance, and the level would decrease correspondingly slowly with distance from the generating transducer array 100, it would lose the essential advantage of virtual sound sources 1 over phantom sound sources: their localization is independent of the listener's position. Although it would retain its position, this would then be significantly different depending on the viewer's perspective, e.g., from the azimuth direction of a performer to the... the stage, deviate. In addition, the coverage area would be almost limited to the size of the sound transducer field 100.
  • the vertical height of the transducer field 100 cannot be too low relative to the wavelength of the wavefront 30 to be synthesized. Otherwise, sufficient directivity will not be achieved in the elevation plane.
  • This directivity in both planes is, however, a prerequisite for abandoning the requirement of a source-free volume for the playback room, which arises from the theoretical derivation of the principle of wave field synthesis. Only if the excitation of unwanted reflections can be largely avoided by selectively supplying the desired playback area will the volume of the playback area remain largely source-free. Only then is the principle applicable even in acoustically untreated rooms.
  • the resulting necessary vertical extension of the transducer field 100 leads to a large opening angle in the elevation plane when the virtual sound source 1 is positioned close behind it. This, in turn, is a prerequisite for covering a wide audience area in the azimuth plane and for the localization in the azimuth plane to correspond, for example, to the position of the performer on stage.
  • Such a wavefront 30, synthesized from a single virtual sound source 1, forms a spherical section whose size and shape are determined by the dimension of the sound transducer field and the position of the virtual sound source 1.
  • This spherical segment is characterized by having the same radius of curvature in the azimuth and elevation planes.
  • a spherical surface increases quadratically with its radius. Accordingly, the sound intensity decreases rapidly with distance from the virtual sound source 1 because it is distributed over the quadratically increasing spherical surface.
  • wave field synthesis is that wavefronts can also be generated with a sound transducer field of 100, whose surfaces grow only slowly with distance or, as in the case of a parallel wavefront, even with distance.
  • the principle of maintaining a constant value does not apply if the virtual sound source 1 is positioned close to the transducer field 100.
  • the coverage area in the azimuth plane is reduced or even limited to the width of the transducer field 100 if the virtual sound source 1 is positioned far behind the two-dimensional transducer field.
  • a virtual sound source 1 located near the transducer field 100 to emanate a wavefront that exhibits only slight curvature in the elevation plane E.
  • the level of the wavefront will decrease less sharply with distance from the transducer field 100 than would be expected from the spherical wave segment originating from this position, due to the quadratic increase in its surface area with distance.
  • the localization of the primary virtual sound source 1 must be maintained from all listener positions within the audience area of the spatial region 200.
  • the decoupling of the radii of curvature KE, KA can be achieved by a computing device 50 controlling the individual sound transducers 11 in the at least one sound transducer field 100 in the following manner:
  • the emission times of the same audio content for the individual transducers 11 of the transducer array 100 are determined as a function of their distance to the first virtual sound source 1, whereby the different vertical position of the individual transducers 11 with respect to the first virtual sound source 1 is not taken into account.
  • the calculated values are temporarily stored.
  • the emission times of the same audio content for the individual transducers 11 in the transducer field 100 are determined as a function of their distance to at least a second virtual sound source 2, taking into account the different horizontal position of the individual transducers 11 with respect to the The second virtual sound source 2 is not taken into account. These calculated values are also temporarily stored.
  • the shortest radiation time can then be subtracted to avoid unnecessary redundancy in the playback, which would arise in the virtual part of the wave field synthesis due to the travel time from the respective virtual sound source to the transducer field 100.
  • the sound propagation times from the first step are added to the sound propagation times from the second step and the audio signal, which is assigned to the beam of the second virtual sound source 2, is emitted by the individual sound transducers 11 with these delay times.
  • the result is a wavefront that can have a different curvature in the elevation plane than in the azimuth plane.
  • Several such wavefronts can be generated simultaneously in a common transducer field 100, whereby the first virtual sound source 1 determines the common curvature of all these wavefronts in the azimuth plane, while independent control can be achieved in the elevation plane with a number of differently positioned additional virtual sound sources.
  • This radius of curvature KE in the elevation plane is independent of the position of the primary virtual sound source 1 to be localized and depends only on the distance of the secondary virtual sound source position 2, which is decisive for the curvature of the wavefronts 30 in the elevation plane E, to the transducer field 100. If this distance approaches infinity, a cylindrical wave segment is created around the position of the primary virtual sound source 1, which is curved only in the azimuth plane A.
  • the surface area of a cylindrical wave grows linearly with its radius, not quadratically like the surface area of a spherical wave segment. Therefore, the level drop of such a wavefront, apart from losses due to airborne sound insulation and diffraction, is only -3 dB per doubling of distance instead of -6 dB, as with a spherical wave segment.
  • the theoretical level drop with distance then lies between these values.
  • the transducer array 100 is designed as a flat surface with a rectangular shape, meaning that the individual transducers 11 lie geometrically in one plane and form a kind of array. This is not strictly necessary. In other embodiments, the transducers 11 can lie on a surface with a curvature. The surface curvature can be identical or different within the array. The transducer array 100 can also be composed of several arrays with different curvatures.
  • Fig. 2 is an arena-shaped audience area in an event hall, the spatial area to be covered by sound is 200.
  • FIG. 2 The separation of the radii of curvature KA, KE of the wavefront 30 into the azimuth and elevation planes.
  • the primary one the localization of the sound event in the azimuth plane A (not shown separately here, see Fig. 1
  • the first virtual sound source 1, which determines the sound source, is positioned close to the transducer field 100, so that the entire listening area within the spatial region 200 in the azimuth plane A is supplied with sound from the wavefront emanating from it, according to the principle of wave field synthesis.
  • this position determines the curvature KA of the wavefront 30, which is why it is localized at this position regardless of the listener's position. This preserves the significant advantage of virtual sound sources over phantom sound sources based on psychoacoustic effects.
  • a transducer field size 100 determined by the wavelength of the radiated wavefronts 30 and the geometry of the listening area 200, it becomes possible to avoid exciting unwanted reflections from the spatial area 200 and thus, in principle, fulfill the theoretical requirement of a source-free volume in the playback area. Therefore, a second virtual wavefront 30 is generated. Sound source 2 is defined, which determines the curvature KE and orientation of the wavefront 30 in the elevation plane E. The distance of the second virtual sound source from the transducer field 100 then determines the opening angle of the wavefront 30 in the elevation plane E, its vertical position, and its vertical orientation.
  • Both virtual sound sources 1 and 2 have the same audio content. Therefore, the second virtual sound source 2 of wavefront 30 does not need to be assigned a separate audio channel.
  • the value for the respective delay and the level of the signal are determined in a first step for each individual transducer 11 in the azimuth plane, independently of the vertical axis. For each individual transducer 11 in the elevation plane, the respective delay and the level of the signal are determined independently of the horizontal axis.
  • the delay times related to the second virtual sound source 2 are added to these values, which depend on the azimuth position of the first virtual sound source 1. These are also calculated only on a single line, this time vertically at the azimuth position of the second virtual sound source 2.
  • the calculated time-of-flight values of the second virtual sound source 2 are then adjusted according to the vertical position of the respective sound transducer 11 (i.e., in the vertical arrangement 20 in Fig. 2 ) is added to the runtime of the first virtual sound source 1 on the azimuth plane A.
  • the audio signal for the common wavefront 30 is fed to the power amplifiers of the respective sound transducers 11 with the delay times assigned to the position of the respective transducers 1, 2. This creates the wavefront 30 with its different radii of curvature KA, KA.
  • the first virtual sound source 1 which determines the localization, can be assigned further independent second virtual sound sources 2a, 2b, 2c, 2d for the elevation plane E.
  • the audio signal itself can be provided by a single input channel.
  • an advantageous embodiment of the invention is to assign a separate input channel to each of the wavefronts 30a, 30b, 30c, 30d thus generated.
  • the signal content should be the same, but the separate access to the level and equalization of each individual wavefront 30a, 30b, 30c, 30d offers significant advantages.
  • the sound pressure can be very effectively balanced between the front and rear seats of the audience area 200. At large distances, the loss due to airborne sound insulation can also be minimized. in the upper transmission range by corresponding equalization of the input signal of the corresponding wavefront 30a, 30b, 30c, 30d.
  • wavefronts 30a, 30b, 30c, and 30d are supplied with coherent signals. Due to the inherent principle, overlapping areas occur at the boundaries of the individual wavefronts 30a, 30b, 30c, and 30d.
  • Fig. 4 The spectator arena has 200 seats according to regulations.
  • Fig. 3 The diagram is shown in cross-section. Behind the transducer array 100, the first virtual sound source 1 determines the localization in the azimuth plane A. The distance between a second virtual sound source 2a, 2d for the elevation plane E and the transducer array 100 then determines the vertical opening angle of the beam, i.e., the directional sound.
  • a circular arc around the intersection point B of the second virtual sound source 2a is drawn to determine the position of the adjacent virtual sound source.
  • the extended line L from the intersection point B through the lower edge of the transducer array 100, with the circular arc around B, then represents the position of a further second virtual sound source 2d for the beam above. From the spectators in the overlap area of the two beams, the two second virtual sound sources 2a and 2d are then equidistant, so that the sound waves emanating from them arrive simultaneously. Therefore, no time-of-flight interference of the coherent signals occurs at the intersection point B of the two beams.
  • the starting points of further levels are then determined until the entire spectator area (200) is supplied with audio signals. It is important to... Note that the subtraction of latency times in the virtual part must not be performed independently for each beam. This would cause the arrival times of the individual beams to shift relative to each other.
  • all arrival times of all virtual sound sources 2a, 2b which determine the curvature of the wavefronts 30a, 30d in the elevation plane E, are determined for all transducers 11 along their vertical line in the transducer field 100. Then, the common minimum value from all these delay times is subtracted from each calculated delay time for each individual transducer 11. This prevents unnecessary latency while preserving the temporal relationships between the individual beams.
  • the ratio of the beam opening angles to each other is fixed by the geometric relationship between the audience area (200) and the vertical height of the sound transducer field (100). This also determines the sound pressure level achievable in each individual beam.
  • the individual beams with the same vertical opening angle, cover audience areas of very different sizes.
  • the beam for the rear audience area must cover a much larger area than the beam for the front audience area.
  • the diaphragm excursion of the individual transducers 11 in the transducer array 100 is then significantly greater for the more distant areas, which in turn limits the maximum achievable sound pressure level in those areas.
  • the beams covering smaller audience areas must then be attenuated to this sound pressure level. This reduces the maximum possible sound power of the overall system.
  • the illustration shows, as an example, the sound coverage of a flat audience area 200 from a transducer array 100 positioned above the stage area.
  • the audience area is divided into three approximately equal sections A, B, and C.
  • Each section is assigned a virtual sound source 2a, 2b, 2c, which determines the curvature of the wavefront in the elevation plane E.
  • a different distance to the transducer array 100 is defined for each section due to the different beam angles.
  • the audience area 200 is first divided into approximately equal areas A, B, and C, which are located at different distances from the position of the sound transducer field 100.
  • the intersection of the extended lines from the lower and upper boundaries of area AB, BC to the lower and upper edges of the sound transducer field 100 is then the position of the corresponding virtual sound source 2a, 2b, 2c.
  • the latency of the individual wavefronts resulting from their differing distances to the transducer array (100) cannot be corrected in the same way as is the case with identical opening angles. In the overlap regions, they would arrive at different times. This is because the wavefronts of the two virtual sound sources originate once from the bottom edge of the transducer array and once from its top edge. Therefore, the path of each wavefront to the listeners is of different lengths in the respective overlap region. A time compensation referenced to the center of the transducer array would thus lead to comb filtering effects in the frequency response, associated with these timing errors.
  • the radii Ra, Rb, and Rc around the boundaries AB and BC of the overlap regions therefore determine the time correction for the individual wavefronts.
  • the distances between the acoustic centers of the individual sound transducers are calculated in a first step, and the resulting sound travel times are calculated in the virtual part of the wave field synthesis. From the buffered values assigned to the virtual sound source A, the difference in radii through points A and B is then subtracted by the overlap region AB. This ensures that there is no time difference between these wavefronts in the elevation plane within the overlap region AB.
  • the transit time which corresponds to the difference between radii B and C around the overlap area BC, is subtracted from these temporarily stored values so that their wavefronts arrive simultaneously in this area.
  • the same procedure is followed if further virtual sound sources are needed to further divide the playback area.
  • the travel time between the virtual sound source closest to the transducer array and the nearest transducer is subtracted from all calculated and buffered values. This ensures that no unnecessary latency remains in the elevation plane values.
  • the propagation time is calculated and temporarily stored for each transducer, regardless of its vertical position. By subtracting the shortest calculated propagation time from all other propagation times, the unnecessary signal latency that would result from the distance of the virtual sound source to the transducer array is eliminated.
  • the vertical curvature KE of the wavefronts 30 within a transducer field 100 is divided into different frequency ranges.
  • the high complexity of a transducer field 100 based on the principle of wave field synthesis arises primarily from the need to arrange the transducers 11 in close proximity to avoid unwanted aliasing effects and side lobes of the directional characteristic.
  • the matching of the transducer geometry to the wavelength of the signal is known from other audio applications.
  • the long-wavelength frequency range is radiated by a widely extended transducer arrangement, while the upper frequency range is radiated only in the center.
  • Figure 6 This shows such a radiation pattern, divided into two frequency ranges, with two superimposed wavefronts of different vertical curvature.
  • a full-range section 102 with closely spaced high-frequency transducers is arranged between the low- and mid-frequency section 101 of the transducer array 100.
  • Fig. 7 represents the situation for a single beam in the side view according to the embodiment of the Fig. 6 dar.
  • the size of the audience area 200 to be covered by the respective beam is determined by the position of the second virtual sound source 2a, which determines the vertical opening angle of the beam.
  • both wavefronts arrive simultaneously in the center of the coverage area within the spatial area 200, i.e., without phase shift.
  • the selected audience area is supplied with all frequency components. Again, the smallest of all calculated delay times can then be subtracted from all calculated values to reduce signal redundancy.
  • the wavefront of virtual sound source 2b has a smaller radius of curvature for the high-frequency range than the wavefront emanating from virtual sound source 2a. This leads to the following: Both signals are no longer in phase at the edges of the supply area. Comb filtering effects in the crossover region would result.
  • the vertical opening angle determined by the position of the virtual sound source 2a, must not be too large. At small angles, the time difference is initially very small, but it increases rapidly with increasing opening angle. Depending on the given geometric conditions, the opening angle must then be chosen so that the slight time shift V occurring at the edges of the coverage area in the crossover frequency range leads to compensable level errors, but not to mutual cancellation of the signals.
  • a low crossover frequency between the virtual sound sources 2a and 2b also helps to prevent cancellation of the signal components under given geometric conditions.
  • Another solution to reduce the physically caused problem is, after compensating the travel times between the second virtual sound sources 2a, 2b, to additionally increase the signal of virtual sound source 2a by half the sound travel time difference (see Fig. 7A ) at the boundaries of the coverage area.
  • the time difference is halved at the edges of the coverage area.
  • An equally large difference then arises in the center of the beam in the opposite direction, creating two points in phase between.
  • the halved time differences shift the frequency of the cancellation upwards by one octave.
  • the division into frequency ranges is not fundamentally limited to two areas.
  • the transducer array 100 can also be supplemented by additional transducers 11, which radiate exclusively the low-frequency audio range from their upper and lower edges.
  • the time alignment correction then occurs analogously to the procedure described for the mid- and high-frequency ranges. However, it is essential to ensure that the entire frequency range is always radiated in the vertical center of the two-dimensional transducer arrangement. Otherwise, the upper and lower rows of transducers would radiate cylindrical waves that would propagate uncontrollably into the adjacent supply areas.
  • the inherent advantage arises that the matching of the individual transducers 11 to the air resistance improves with increasing signal wavelength. Because adjacent transducers 11 operate nearly synchronously in this frequency range, their diaphragms no longer operate with a completely mismatched, almost load-free response, as the air in front of the diaphragm can move freely in all directions. The adjacent transducers 11 generate the same sound pressure simultaneously, so that the weight of the air column in front of the diaphragm forms a better-matched load resistance.
  • the described method refers to the model-based approach of wave field synthesis.
  • the delay times and level values determined using this method can also easily be generated in the form of an impulse response. Therefore, the described method is not limited to the model-based approach of wave field synthesis, as the values can be converted to an impulse response method.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschallung eines räumlichen Bereichs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Beschallung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 17.
  • Zur Beschallung von räumlichen Bereichen, wie z.B. Veranstaltungshallen oder Bereichen im Außenraum, ist es bekannt, Anlagen zu verwenden, die nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese arbeiten. Solche Anlagen sind z.B. aus der WO 2015 022579 A2 und der WO 2001 023104 A2 grundsätzlich bekannt.
  • Weitere Informationen für die Wellenfeldsynthese finden sich in Makarski, Goertz, Weinzierl, Moldrzyk: Zur Entwicklung von Lautsprechern für die Wellenfeldsynthese. Tonmeistertagung 2008, S. Spors, R. Rabenstein, J. Ahrens: The theory of wave field synthesis revisited. In: 124th AES Convention, Amsterdam, Mai 2008,
  • Das Prinzip der Wellenfeldsynthese im Audiobereich kann durch Faltung des Signals in eine, auf die Position jedes einzelnen Schallwandlers bezogene, Impulsantwort realisiert werden. Damit können die direkten Schallwellen und auch die Reflexionen des Aufnahmeraumes wiedergabeseitig synthetisiert werden. Das Verfahren ist mathematisch aufwändig. In der Praxis wird es auch deshalb üblicherweise auf eine einzelne, in einem akustisch stark bedämpften Wiedergaberaum rund um den Zuhörer angeordnete, horizontale Schallwandler-Reihe reduziert. Für den Einsatz bei Live-Beschallungen ist dieses Verfahren wegen der durch die Faltung in die Impulsantwort bedingten Redundanz des Signals nicht geeignet.
  • Im modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese können virtuelle Schallquellen erzeugt werden, die ihre Elementarwellen mit einer sehr geringen Latenz zu den ihr nahegelegensten Schallwandlern erzeugen. Das macht das Verfahren grundsätzlich auch dafür geeignet, im Public-Address-Bereich eingesetzt zu werden. Es sind auch Schallwandler-Felder nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese bekannt.
  • Ein Schallwandler-Feld strahlt Schall über eine Fläche ab, wobei die Fläche eben oder gekrümmt ausgebildet sein kann. Ein Schallwandler-Feld kann auch flache und gekrümmte Abschnitte aufweisen. Ein Schallwandler-Feld umfasst typischerweise eine Anordnung von Schallwandlern, wie Lautsprechern, typischerweise dynamischen Lautsprechern, die in der Fläche angeordnet sind. Jedoch ist auch der Einsatz anderer Wandlerprinzipien, wie elektrostatische oder piezoelektrische Wandler oder auch Microelectromechanical Systems (MEMS) möglich.
  • Es besteht daher die Aufgabe, verbesserte Schallwandler-Felder und Verfahren zur Beschallung von räumlichen Bereichen zu schaffen.
  • Die Erfindung ist in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Dabei wird eine Vorrichtung zur Beschallung eines räumlichen Bereiches mit mindestens einem Schallwandler-Feld mit einer Mehrzahl von flächig angeordneten einzelnen Schallwandlern (z.B. Lautsprechern) eingesetzt. Das Schallwandler-Feld kann dabei z.B. eine ebene oder gekrümmte Form aufweisen. Es ist auch möglich, dass das Schallwandler-Feld gekrümmte und ebene Abschnitte aufweist. Die Schallwandler können z.B. in einem Raster angeordnet sein, müssen es aber nicht, solange ihre geometrische Position exakt bestimmt bleibt. Die Schallwandler können untereinander gleich sein, was aber nicht zwingend ist.
  • Das Schallwandler-Feld ist eingerichtet und betreibbar, Wellenfronten auszustrahlen, die einem Modell mit mindestens zwei virtuellen Schallquellen entsprechen, die vom beschallten räumlichen Bereich aus gesehen hinter dem mindestens einen Schallwandler-Feld liegen. Der beschallte Bereich kann z.B. ein geschlossener Raum, der Publikumsbereich im geschlossenen Raums, ein Teil des Außenraums, oder ein Publikumsbereich im Außenraum sein.
  • Dabei dient ein Rechenmittel zur Ansteuerung einzelner Schallwandler im mindestens einen Schallwandler-Feld, wobei mit dem Rechenmittel Abstrahlzeiten für denselben Audioinhalt für die Schallwandler im mindestens einen Schallwandler-Feld durch ihre Distanz zur mindestens einen ersten virtuellen Schallquelle bestimmbar sind, wobei die unterschiedliche vertikale Position der einzelnen Schallwandler in einer horizontalen Anordnung in Bezug auf die erste virtuelle Schallquelle nicht berücksichtigt wird, so dass die Abstrahlzeiten unabhängig von einer vertikalen Position der mindestens einen virtuellen Schallquelle und dem jeweiligen Schallwandler bestimmbar sind, und dass zu diesen berechneten Werten die Laufzeit zu dem jeweiligen Schallwandler addiert wird, die aus der Distanz des jeweiligen Schallwandlers zu der mindestens einen zweiten virtuellen Schallquelle bestimmbar ist, wobei die unterschiedliche horizontale Position der einzelnen Schallwandler in einer vertikalen Anordnung in Bezug auf die zweite virtuelle Schallquelle nicht berücksichtigt wird, so dass die Laufzeit ungeachtet der jeweiligen horizontalen Position der mindestens einen zweiten virtuellen Schallquelle und dem jeweiligen Schallwandler ergibt.
  • Die durch die Addition der Werte der Laufzeiten bedingte zusätzliche Latenz des Audiosignals kann z.B. durch Subtraktion eines gemeinsamen Wertes von jeder für die einzelnen Schallwandler berechneten Laufzeit eliminiert werden, der geringer ist als der kleinste von allen im Ergebnis der Addition berechneten Werten.
  • In einer Ausführungsform ist das Rechenmittel so ausgebildet, dass durch das Schallwandler-Feld mehrere Wellenfronten mit gleichem Audioinhalt mittels einer gemeinsamen virtuellen Schallquelle für die horizontale Ebene (Azimut-Ebene) und mindestens zwei vertikal gestaffelten virtuellen Schallquellen für die vertikale Ebene (Elevationsebene) erzeugbar sind.
  • Mit einer solchen Anordnung kann eine kombinierte Wellenfront gebildet werden, mit der auch räumliche Bereiche mit komplexer Geometrie gut beschallt werden können. Dabei kann z.B. jeder der gestaffelten Ebenen ein eigener Eingangskanal zuweisbar sein, so dass sich die Schalldruckpegel und Frequenzgänge einzelner Beams mit gleichem Audioinhalt unabhängig voneinander einstellen lassen, d.h mehreren Wellenfronten ist ein eigener Eingangskanal mit gleichem Signalinhalt zuweisbar, wobei es separate Zugriffsmöglichkeit auf den Pegel und die Entzerrung gibt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen die akustischen Beams in der Elevationsebene unterschiedliche vertikale Öffnungswinkel auf, wodurch die Größe einzelner Versorgungsbereiche im räumlichen Bereich zueinander angepasst wird, um in allen Bereichen die maximal verfügbare Membranauslenkung der einzelnen Schallwandler nutzen zu können.
  • Ferner ist in einer Ausführungsform das Rechenmittel so ausgebildet, dass die vertikale Krümmung der Wellenfronten in verschiedene Frequenzbereiche aufgeteilt ist, wobei insbesondere nur ein innerer Bereich im vertikalen Zentrum des Schallwandler-Feldes mit Schallwandlern bestückt ist, die den oberen Frequenzbereich des Audioinhalts abstrahlen, wobei die Krümmung der Wellenfront in diesem Frequenzbereich von einer eigenen, sekundären virtuellen Schallquelle so bestimmbar ist, dass ihre Wellenfronten in mindestens einem Teil des beschallten räumlichen Bereichs, z.B. dem Publikumsbereich, die gleiche vertikale Begrenzung aufweist, wie die Wellenfront der außen liegenden Schallwandler für denselben Beam. Damit wird einer linearen Verzerrung des Audioinhalts vorgebeugt. Insbesondere kann dabei ein Zeitausgleich zwischen den Wellenfronten der verschiedenen Frequenzbereiche so ausgebildet werden, dass die durch die unterschiedlichen Distanzen der zweiten virtuellen Schallquellen zum Schallwandler-Feld für die verschiedenen Frequenzbereiche bedingten Zeitfehler zwischen den Wellenfronten der verschiedenen Frequenzbereiche desselben Audioinhalts an den Grenzen des Versorgungsbereiches des jeweiligen Beams dadurch halbiert werden, dass die virtuelle Schallquelle für das untere Frequenzband nach der Korrektur des Zeitunterschiedes in der Mitte der Wellenfront nochmals um die Hälfte des Unterschiedes beider Krümmungsradien an der Grenze des Versorgungsbereiches in Richtung der zweidimensionalen Schallwandler-Anordnung verschoben wird.
  • Für eine flexible Verwendung einer Beschallung, werden in einer Ausführungsform im Rechenmittel die im modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese bestimmten Verzögerungszeiten und Pegel des Audioinhalts in Impulsantworten umgerechnet, mit denen die Schallwandler eines auf die Faltung des Audioinhalts in Impulsantworten basierenden Wellenfeldsynthesesystems ansteuerbar sind.
  • Ferner kann das Rechenmittel so ausgebildet sein, dass die Krümmungen der Wellenfronten in der Elevationsebene und die Krümmungen derselben Wellenfronten in der Azimut-Ebene unterschiedlich ausgebildet sind, wobei unterschiedlich weit vom Schallwandler-Feld entfernte virtuelle Schallquellen für die Berechnung der Verzögerungszeiten und des Pegels des gleichen Audioinhalts für jeden einzelnen Schallwandler des Schallwandler-Feldes als Bezugspunkt für die Berechnung der Verzögerungszeiten in Azimut- und Elevationsebene herangezogen werden, wobei die Lokalisation der nahe gelegenen ersten virtuellen Schallquelle für die Lokalisation des Schallereignisses in der Azimut-Ebene maßgeblich ist und die weiter entfernte, zweite virtuelle Schallquelle die Krümmung und Ausrichtung derselben Wellenfront in der Elevationsebene bestimmt.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung auch anhand von Zeichnungen beschrieben, dabei zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Beschallung eines räumlichen Bereiches;
    Fig. 2
    eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung für die Beschallung eines Teilbereichs eines arenaförmigen Bereiches;
    Fig. 3
    eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Beschallung eines arenaförmigen Bereiches mit vier zweiten virtuellen Schallquellen in der Elevationsebene;
    Fig. 4
    eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer Bestimmung der Schallausbreitung im Überlappungsbereich;
    Fig. 5
    eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform zur Beschallung eines räumlichen Bereiches mit unterschiedlichen Entfernungszonen;
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit einem unterteilten Schallwandler-Feld zur Beschallung eines räumlichen Bereiches;
    Fig. 7
    eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform gemäß Fig. 6;
    Fig. 7A
    eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform gemäß Fig. 7 mit einem Zeitausgleich.
  • Anhand von Fig. 1 wird das grundsätzliche Prinzip einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Beschallung eines räumlichen Bereiches 200 mittels eines Schallwandler-Feldes 100 dargestellt.
  • Das Schallwandler-Feld 100, das nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese arbeitet, erzeugt einen "Akustischen Vorhang". Aus einem einzigen Mono-Signal können mit einer entsprechenden Berechnung von Schalllaufzeiten und Pegeln aus der Distanz zwischen einer virtuellen Schallquelle 1 und dem jeweiligen Schallwandler 11 im Schallwandler-Feld 100 in einem modellbasierenden Ansatz die Signale gewonnen werden, die ein Schallwandler von einem unmittelbar hinter seiner Position in einer Trennwand angeordneten Mikrofon von einer realen Schallquelle an der Position der virtuellen Schallquelle 1 erhalten würde. Wie durch einen "Vorhang" wird eine Wellenfront einer realen Schallquelle rekonstruiert.
  • Dabei wird jede virtuelle Schallquelle 1 hinter dieser Anordnung nach dem Huygenschen Prinzip aus einer Vielzahl einzelner Schallwandler physikalisch rekonstruiert. Die Krümmung der Wellenfront 30 entspricht der einer Wellenfront, die von einer realen Schallquelle an der Position der virtuellen Schallquelle 1 ausgehen würde. Die virtuelle Schallquelle 1 verändert deshalb ihren Ausgangspunkt nicht, wie die Phantomschallquellen bei den psychoakustisch basierten Verfahren, mit der Position des Zuhörers.
  • Deshalb ist sie, von Beugungseffekten aufgrund der endlichen Fläche des Schallwandler-Feldes 100 abgesehen, auch nur in dem Bereich hörbar, in dem sich die virtuelle Schallquelle 1, 2 vom Zuhörer aus gesehen innerhalb des Schallwandler-Feldes 100 befindet.
  • Mit Schallwandler-Feldern 100 nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese können Krümmung und Ausrichtung der Wellenfronten 30 in Azimut-Richtung (d.h. in der Horizontalen) und Elevationsrichtung (d.h. in der Vertikalen) bestimmt werden.
  • Schallwandlerreihen 10 mit einzeln betriebenen Schallwandlern 11 erzeugen Zylinderwellen, wenn eine parallele Wellenfront erzeugt werden soll. Die Zylinderwellen werden an Decke und Boden eines Raumes reflektiert, weshalb der Raum stark bedämpft werden muss, um die für die Wellenfeldsynthese theoretisch geforderte Bedingung des quellfreien Volumens wenigstens ansatzweise einzuhalten.
  • Bei Schallwandler-Feldern 100 bestimmt die Größe des Schallwandler-Feldes und die Position der virtuellen Schallquelle 1, in welchem Bereich das Publikum von dieser virtuellen Schallquelle 1 versorgt wird. Außerhalb des Bereiches, in dem sich zwischen der virtuellen Schallquelle 1 und dem Schallempfänger Schallwandler 11 befinden, nimmt der Schalldruck sehr schnell ab. Bildlich gesprochen ist die virtuelle Schallquelle 1 nur in dem Bereich hörbar, in dem sie von der Zuschauerposition aus innerhalb des Bereiches des Schallwandler-Feldes 11 auch zu sehen wäre. So kann eine Wellenfront 30 gezielt, zum Beispiel auf den Publikumsbereich, ausgerichtet werden, ohne dass die Reflektionsflächen des Raumes ungewollt getroffen werden.
  • Wegen des begrenzten Versorgungsbereiches ergibt sich aber, dass die virtuelle Schallquelle 1 im modellbasierenden Ansatz nah hinter dem Schallwandler-Feld positioniert werden muss, um einen breiten Publikumsbereich im räumlichen Bereich 200 beschallen zu können. Eine weit entfernte virtuelle Schallquelle 1 hätte zwar den Vorteil, dass die Oberfläche der Wellenfront 30 im Publikumsbereich mit der Entfernung nur langsam wächst und der Pegel mit der Entfernung zum erzeugenden Schallwandler-Feld 100 entsprechend langsam abnimmt. Sie würde aber den wesentlichen Vorzug der virtuellen Schallquellen 1 gegenüber den Phantomschallquellen, dass ihre Lokalisation nicht von der Position des Zuhörers abhängig ist, verlieren. Sie behielte zwar ihre Position, die würde aber dann je nach Blickwinkel des Zuschauers deutlich, z.B. von der Azimut-Richtung eines Künstlers auf der Bühne, abweichen. Zudem wäre der Versorgungsbereich nahezu auf die Größe des Schallwandler-Feldes 100 eingeschränkt.
  • Im Verhältnis zur Wellenlänge der zu synthetisierenden Wellenfront 30 kann die vertikale Höhe des Schallwandler-Feldes 100 nicht zu gering sein. Sonst entsteht in der Elevationsebene keine ausreichende Richtwirkung. Diese Richtwirkung in beiden Ebenen ist aber die Voraussetzung dafür, dass die Forderung nach dem quellfreien Volumen für den Wiedergaberaum, die sich aus der theoretischen Herleitung des Prinzips der Wellenfeldsynthese ergibt, aufgegeben werden kann. Nur wenn durch die gezielte Versorgung des gewünschten Wiedergabebereiches die Anregung unerwünschter Reflexionen weitgehend vermieden werden kann, bleibt das Volumen des Wiedergabebereiches weitgehend quellfrei. Nur dann ist das Prinzip auch in akustisch nicht speziell behandelten Räumen anwendbar.
  • Die aus diesem Grund notwendige vertikale Ausdehnung des Schallwandler-Feldes 100 führt aber in der Elevationsebene zu einem großen Öffnungswinkel, wenn die virtuelle Schallquelle 1 nah hinter ihm positioniert ist. Das ist aber wiederum die Voraussetzung dafür, dass in der Azimut-Ebene ein breiter Publikumsbereich versorgt werden kann und die Lokalisation in der Azimut-Ebene z.B. mit der Position des Künstlers auf der Bühne übereinstimmt.
  • Insgesamt bildet eine solche, aus einer einzelnen virtuellen Schallquelle 1 synthetisierte Wellenfront 30, einen Kugelausschnitt, dessen Größe und Form durch die Dimension des Schallwandler-Feldes und die Position der virtuellen Schallquelle 1 bestimmt ist.
  • Dieser Kugelausschnitt ist dadurch gekennzeichnet, dass er in der Azimut- und Elevationsebene den gleichen Krümmungsradius hat. Eine Kugeloberfläche wächst quadratisch mit ihrem Radius. Entsprechend nimmt die Schallintensität mit der Entfernung von der virtuellen Schallquelle 1 schnell ab, weil sie sich auf der quadratisch anwachsenden Kugeloberfläche verteilt.
  • Der Vorteil der Wellenfeldsynthese, dass mit einem Schallwandler-Feld 100 auch Wellenfronten erzeugt werden können, deren Oberflächen mit der Entfernung nur langsam wachsen oder, wie bei einer parallelen Wellenfront, sogar mit der Entfernung konstant bleiben, kommt dabei nicht zum Tragen, wenn die virtuelle Schallquelle 1 nahe dem Schallwandler-Feld 100 angeordnet wird. Andererseits wird der Versorgungsbereich in der Azimut-Ebene reduziert oder sogar auf die Breite des Schallwandler-Feldes 100 eingeschränkt, wenn die virtuelle Schallquelle 1 weit hinter dem zweidimensionalen Schallwandler-Feld positioniert wird.
  • Das kann dadurch vermieden werden, wenn eine Krümmung KE der Wellenfront 30 eines Schallwandler-Feldes 100 in der Elevationsebene E von einer Krümmung KA derselben Wellenfront 30 in der Azimut-Ebene A entkoppelt wird. Dies wird im Zusammenhang mit der Fig. 1 dargestellt.
  • Mit einer Entkopplung ist es z.B. möglich, dass von einer nahe dem SchallwandlerFeld 100 gelegenen virtuellen Schallquelle 1 eine Wellenfront ausgeht, die in der Elevationsebene E nur eine geringe Krümmung hat. Dadurch wird der Pegel der Wellenfront weniger stark mit der Entfernung von dem Schallwandler-Feld 100 abnehmen, als der von dieser Position entstehende Kugelwellenausschnitt das aufgrund der quadratischen Zunahme seiner Oberfläche mit der Entfernung vorgibt. Die Lokalisation der primären virtuellen Schallquelle 1 muss dabei aber von allen Zuhörerpositionen im Publikumsbereich des räumlichen Bereichs 200 erhalten bleiben.
  • Die Entkopplung der Krümmungsradien KE, KA kann dadurch erreicht werden, dass ein Rechenmittel 50 die einzelnen Schallwandler 11 im mindestens einen Schallwandler-Feld 100 in folgender Weise ansteuert:
    Die Abstrahlzeiten desselben Audioinhaltes für die einzelnen Schallwandler 11 des Schallwandler Feldes 100 werden in Abhängigkeit von ihrer Entfernung zu der ersten virtuellen Schallquelle 1 bestimmt, wobei die unterschiedliche vertikale Position der einzelnen Schallwandler 11 in Bezug auf die erste virtuelle Schallquelle 1 nicht berücksichtigt wird. Die berechneten Werte werden zwischengespeichert.
  • Im zweiten Schritt werden die Abstrahlzeiten desselben Audioinhaltes für die einzelnen Schallwandler 11 im Schallwandler Feld 100 in Abhängigkeit von ihrer Entfernung zu mindestens einer zweiten virtuellen Schallquelle 2 bestimmt, wobei die unterschiedliche horizontale Position der einzelnen Schallwandler 11 in Bezug auf die zweite virtuelle Schallquelle 2 nicht berücksichtigt wird. Auch diese berechneten Werte werden zwischengespeichert.
  • Nach der Addition der zwischengespeicherten Werte kann dann die kürzeste Abstrahlzeit subtrahiert werden, um unnötige Redundanz der Wiedergabe, die im virtuellen Teil der Wellenfeldsynthese aufgrund der Laufzeit von der jeweiligen virtuellen Schallquelle zum Schallwandler Feld 100 entstehen würde, zu vermeiden.
  • Danach werden die Schallaufzeiten aus dem ersten Schritt zu den Schallaufzeiten aus dem zweiten Schritt addiert und das Audiosignal, das dem Beam der zweiten virtuellen Schallquelle 2 zugeordnet ist wird mit diesen Verzögerungszeiten von den einzelnen Schallwandlern 11 abgestrahlt.
  • Im Ergebnis wird eine Wellenfront erzeugt, die in der Elevationsebene eine andere Krümmung haben kann als in der Azimutebene. Mehrere solcher Wellenfronten können in einem gemeinsamen Schallwandler Feld 100 gleichzeitig erzeugt werden, wobei die erste virtuelle Schallquelle 1 die gemeinsame Krümmung all dieser Wellenfronten in der Azimutebene bestimmt, in der Elevationsebene mit einer Anzahl unterschiedlich positionierter weiterer virtuellen Schallquellen aber eine unabhängige Steuerung erreicht werden kann.
  • Dieser Krümmungsradius KE in der Elevationsebene ist von der Position der primären, zu lokalisierenden virtuellen Schallquelle 1 unabhängig und nur vom Abstand der sekundären, für die Krümmung der Wellenfronten 30 in der Elevationsebene E maßgeblichen zweiten virtuellen Schallquellenposition 2 zum Schallwandler-Feld 100 abhängig. Geht diese Entfernung gegen unendlich, so entsteht um die Position der primären virtuellen Schallquelle 1 ein Zylinderwellenausschnitt, der nur in der AzimutEbene A gekrümmt ist.
  • Die Oberfläche einer Zylinderwelle wächst linear mit ihrem Radius, nicht quadratisch wie die Oberfläche des Kugelwellenausschnittes. Deshalb beträgt der Pegelabfall einer solchen Wellenfront, abgesehen von Verlusten durch die Luftschalldämmung und Beugungsverlusten, nur -3 dB pro Entfernungsverdoppelung statt der -6 dB, wie beim Kugelwellenausschnitt. Abhängig von der Position der sekundären virtuellen Schallquelle, die den Öffnungswinkel und die Ausrichtung der Wellenfront 30 in der Elevationsebene E bestimmt, liegt der theoretische Pegelabfall mit der Entfernung dann zwischen diesen Werten.
  • In der Ausführungsform der Fig. 1 ist das Schallwandler-Feld 100 als ebene Fläche mit einer rechteckigen Form ausgeführt, d.h. die einzelnen Schallwandler 11 liegen geometrisch gesehen in einer Ebene und bilden eine Art Array. Dies ist nicht zwingend notwendig. In anderen Ausführungsformen können die Schallwandler 11 auf einer Fläche mit einer Krümmung liegen. Die Flächenkrümmung kann innerhalb des Feldes identisch oder unterschiedlich sein. Das Schallwandler-Feld 100 kann auch aus mehreren Feldern unterschiedlicher Krümmung zusammengesetzt sein.
  • Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung und Einzelheiten des Verfahrens werden anhand der weiteren Figuren beschrieben.
  • In Fig. 2 ist ein arenaförmiger Publikumsbereich in einer Veranstaltungshalle der zu beschallende räumliche Bereich 200.
  • Dabei zeigt Fig. 2 die Trennung der Krümmungsradien KA, KE der Wellenfront 30 in die Azimut- und Elevationsebene. Die primäre, die Lokalisation des Schallereignisses in der Azimut-Ebene A (hier nicht gesondert dargestellt, siehe Fig. 1) bestimmende erste virtuelle Schallquelle 1 ist nahe am Schallwandler-Feld 100 positioniert, so dass ein gesamter Zuhörerbereich im räumlichen Bereich 200 in der Azimut-Ebene A nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese von ihr ausgehenden Wellenfront versorgt wird. In der Azimut-Ebene A bestimmt diese Position die Krümmung KA der Wellenfront 30, weshalb sie unabhängig von der Position eines Zuhörers an dieser Position lokalisiert wird. Damit bleibt dieser signifikante Vorteil der virtuellen Schallquellen gegenüber den auf psychoakustischen Effekten beruhenden Phantomschallquellen erhalten.
  • Eine geringere Krümmung der Wellenfronten 30, die mit der bezüglich der Entfernung weniger schnell anwachsenden Oberfläche den Vorteil einer besseren Pegelkonstanz hat, kann nur in der Elevationsebene E erfolgen. Bei einer durch die Wellenlänge der abzustrahlenden Wellenfronten 30 und die Geometrie des Zuhörerbereiches 200 vorgegebenen Größe des Schallwandler-Feldes 100 wird es so möglich, unerwünschte Reflexionen des räumlichen Bereichs 200 nicht anzuregen und so die theoretische Forderung nach dem quellfreien Volumen des Wiedergabe-Bereiches prinzipiell zu erfüllen. Deshalb wird für die gleiche Wellenfront 30 eine zweite virtuelle Schallquelle 2 definiert, die die Krümmung KE und Ausrichtung der Wellenfront 30 in der Elevationsebene E bestimmt. Die Entfernung der zweiten virtuellen Schallquelle vom Schallwandler-Feld 100 bestimmt dann den Öffnungswinkel der Wellenfront 30 in der Elevationsebene E, seine vertikale Position, ihre vertikale Ausrichtung.
  • Beide virtuellen Schallquellen 1, 2 haben den gleichen Audioinhalt. Deshalb muss der zweiten virtuellen Schallquelle 2 der Wellenfront 30 kein separater Audiokanal zugewiesen werden.
  • Dabei wird im modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese in einem ersten Schritt für jeden einzelnen Schallwandler 11 in der Azimut-Ebene der Wert für die jeweilige Verzögerung und den Pegel des Signals unabhängig von der der Vertikalen bestimmt. Für jeden einzelnen Schallwandler 11 in der Elevation-Ebene wird die jeweilige Verzögerung und der Pegel des Signals unabhängig von der Horizontalen bestimmt.
  • In einem zweiten Schritt werden dann zu diesen, von der Azimut-Position der ersten virtuellen Schallquelle 1 abhängigen Werten, die auf die zweite virtuelle Schallquelle 2 bezogenen Verzögerungszeiten addiert. Auch diese werden nur auf einer einzelnen Linie, diesmal vertikal an der Azimut-Position der zweiten virtuellen Schallquelle 2, berechnet.
  • Wegen der größeren Entfernung der zweiten virtuellen Schallquelle 2 zum Schallwandler-Feld 100 würde bei der Addition beider Werte eine zusätzliche Latenz des Audiosignals entstehen. Das wäre für Live-Veranstaltungen nicht akzeptabel. Deshalb wird vor der Addition der Verzögerungswerte der Elevationsebene E der kleinste dieser Verzögerungswerte von allen berechneten Elevations-Verzögerungswerten subtrahiert. Die reduzierten Werte repräsentieren dann die Kurvenkrümmung in der Elevationsebene E, ohne die Laufzeit und damit die Latenz des Systems unnötig zu erhöhen.
  • Die berechneten Laufzeitwerte der zweiten virtuellen Schallquelle 2 werden dann entsprechend der vertikalen Position des jeweiligen Schallwandlers 11 (d.h. in der vertikalen Anordnung 20 in Fig. 2) zur Laufzeit der auf der Azimut-Ebene A der ersten virtuellen Schallquelle 1 addiert. Wenn das Audiosignal für die gemeinsame Wellenfront 30 mit denen der Position der jeweiligen Schallwandler 1, 2 zugeordneten Verzögerungszeiten den Endverstärkern der jeweiligen Schallwandler 11 zugeführt wird, entsteht die Wellenfront 30 mit ihren unterschiedlichen Krümmungsradien KA, KA.
  • Hohe Pegelkonstanz mit der Entfernung wird dann erreicht, wenn die zweite virtuelle Schallquelle 2 weit entfernt vom Schallwandler-Feld 100 entfernt positioniert wird. Dabei wird die Krümmung KA der Wellenfront 30 in der Elevationsebene E geringer, aber auch der vertikale Öffnungswinkel der Wellenfront 30 kleiner. Das wird meist dazu führen, dass in dieser Ebene nicht der gesamte Publikumsbereich im räumlichen Bereich 200 mit dem Audiosignal versorgt wird. In einer Ausführungsform werden daher mehrere der Wellenfronten mit unterschiedlichem Krümmungsradius übereinander angeordnet.
  • In Fig. 3 ist das anhand einer Arenabeschallung dargestellt, die ähnlich zu den oben beschriebenen Formen ist. Der die Lokalisation bestimmenden ersten virtuellen Schallquelle 1 können weitere unabhängige zweite virtuelle Schallquellen 2a, 2b, 2c, 2d für die Elevationsebene E zugeordnet werden.
  • Im Zuhörerbereich 200 entstehen dann mehrere Ebenen aus Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d mit geringer Krümmung, aber unterschiedlicher Ausrichtung in der Elevationsebene E. Die Verzögerungszeiten für das Audiosignal werden in der gleichen Weise berechnet, wie das für eine einzelne Wellenfront 30 beschrieben wurde. Die Krümmung aller Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d in der Azimut-Ebene A wird weiterhin durch Berechnung der horizontalen Distanz der ersten virtuellen Schallquelle 1 zu dem jeweiligen Schallwandler 11 in der vertikalen Anordnung 20 (siehe Fig. 1) berechnet. Entsprechend ihrer vertikalen Position im Schallwandler-Feld 100 wird zu dem jeweiligen Wert die entsprechende Verzögerungszeit, die sich aus der Position der zweiten virtuellen Schallquelle 2a, 2b, 2c, 2d ergibt, addiert.
  • Dabei kann das Audiosignal selbst von einem einzigen Eingangskanal bereitgestellt werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch, jeder der so erzeugten Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d einen separaten Eingangskanal zuzuordnen. Der Signalinhalt soll dabei gleich sein, jedoch hat die separate Zugriffsmöglichkeit auf den Pegel und die Entzerrung jeder einzelnen der Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d signifikante Vorteile. Der Schalldruck kann zwischen vorderen und hinteren Plätzen des Zuschauerbereiches 200 sehr gut angeglichen werden. Bei großen Entfernungen kann auch der Verlust durch die Luftschalldämmung im oberen Übertragungsbereich durch entsprechende Entzerrung des Eingangssignals der entsprechenden Wellenfront 30a, 30b, 30c, 30d ausgeglichen werden.
  • Trotz dieser Trennung der Eingangssignale werden die Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d mit kohärenten Signalen versorgt. Prinzipbedingt entstehen an den Grenzen der einzelnen Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d Überlappungsbereiche. Die Höhe des Schallwandler-Feldes 100 in vertikaler Richtung im Verhältnis zur Wellenlänge des Audiosignals bestimmt die Schärfe des Übergangsbereiches.
  • Die Überlagerung zweier kohärenter Signale führt nur dann nicht zu interferenzbedingten Auslöschungen und Überhöhungen im Frequenzgang des Signals, wenn beide Wellenfronten 30a, 30b, 30c, 30d zeitgleich beim Zuhörer eintreffen. Dieses Problem muss bei der Positionierung der die Elevation der Wellenfront bestimmenden virtuellen Schallquellen 2a, 2b, 2c, 2d beachtet werden.
  • In Fig. 4 ist die Zuschauerarena 200 gemäß Fig. 3 im Schnitt dargestellt. Hinter dem Schallwandler-Feld 100 bestimmt die erste virtuelle Schallquelle 1 die Lokalisation in der Azimut-Ebene A. Der Abstand zwischen einer zweiten virtuellen Schallquelle 2a, 2d für die Elevationsebene E und dem Schallwandler-Feld 100 bestimmt dann den vertikalen Öffnungswinkel des Beams, d.h. des gerichteten Schalls
  • Damit im Zuschauerbereich 200 die unvermeidliche Überlappung mit dem vertikal benachbarten Beam weitgehend frei von Kammfiltereffekten im Frequenzgang durch phasenverschobene Addition der kohärenten Signale bleibt, wird für die Bestimmung der Position der benachbarten virtuellen Schallquelle ein Kreisbogen um den Kreuzungspunkt B durch die zweite virtuelle Schallquelle 2a geschlagen. Die verlängerte Linie L vom Kreuzungspunkt B durch die Unterkante des Schallwandler-Feldes 100 mit dem Kreisbogen um B ist dann die Position einer weiteren zweiten virtuellen Schallquelle 2d für den darüber liegenden Beam. Von den Zuschauern im Überlappungsbereich der beiden Beams sind die beiden zweiten virtuellen Schallquellen 2a, 2d dann gleich weit entfernt, so dass die von ihnen ausgehenden Schallwellen gleichzeitig eintreffen. Deshalb entstehen am Kreuzungspunkt B der beiden Beams keine laufzeitbedingten Interferenzen der kohärenten Signale.
  • In der gleichen Weise werden dann die Ausgangspunkte weiterer Ebenen bestimmt, bis der gesamte Zuschauerbereich 200 mit Audiosignalen versorgt ist. Dabei ist zu beachten, dass die Subtraktion der Latenzzeiten im virtuellen Teil nicht für jeden Beam unabhängig erfolgen darf. Dadurch würden sich die Laufzeiten der einzelnen Beams gegeneinander verschieben. Dabei werden zuerst alle Laufzeiten aller virtuellen Schallquellen 2a, 2b, die die Krümmung der Wellenfronten 30a, 30d in der Elevationsebene E bestimmen, zu allen Schallwandlern 11 auf ihrer vertikalen Linie im Schallwandler-Feld 100 ermittelt werden. Dann wird der gemeinsame Minimalwert aus allen diesen Verzögerungszeiten von jeder berechneten Verzögerungszeit zu jedem einzelnen Schallwandler 11 subtrahiert. Damit entsteht keine unnötige Latenz, die zeitlichen Relationen zwischen den einzelnen Beams bleiben aber erhalten.
  • Nach dem beschriebenen Verfahren ist das Verhältnis der Öffnungswinkel der Beams zueinander durch die geometrischen Verhältnisse von Zuschauerbereich 200 und vertikaler Höhe des Schallwandler-Feldes 100 fest vorgegeben. Das bestimmt auch den in den einzelnen Beams zu erreichbaren Schalldruck.
  • Daraus entsteht in der Praxis das Problem, dass die einzelnen Beams bei gleichem vertikalem Öffnungswinkel sehr unterschiedlich große Publikumsflächen beschallen. So muss zum Beispiel bei einer ebenen Publikumsfläche der Beam für den hinteren Publikumsbereich eine viel größere Fläche beschallen als sie dem Beam im vorderen Publikumsbereich zugeordnet ist. Für einen ausgeglichenen Schalldruck ist dann die Membranauslenkung der einzelnen Schallwandler 11 im Schallwandler-Feld 100 für die entfernteren Bereiche deutlich größer, was dann den maximal erreichbaren Schallduck in dem Bereich begrenzt. Für eine gleichmäßige Pegelverteilung sind dann die Beams, die eine geringere Publikumsfläche versorgen, auf diesen Schalldruck abzusenken. Das reduziert die maximal mögliche Schalleistung des Gesamtsystems.
  • In der Fig. 5 ist beispielhaft die Versorgung einer ebenen Publikumsfläche 200 aus einem über dem Bühnenbereich angeordneten Schallwandler-Feld 100 dargestellt. Um die volle Leistung des Schallwandler-Feldes 100 im gesamten Publikumsbereich 200 nutzen zu können, wird der Zuschauerbereich in drei etwa gleich große Bereiche A, B und C aufgeteilt. Jedem Bereich ist eine, die Krümmung der Wellenfront in der Elevationsebene E bestimmende virtuelle Schallquelle 2a, 2b, 2c zugeordnet. Damit ihre Versorgungsbereiche gleich groß werden, wird wegen der unterschiedlichen Öffnungswinkel der Beams jeweils eine andere Entfernung zum Schallwandler-Feld 100 festgelegt.
  • Um die Positionen der virtuellen Schallquellen 2a, 2b, 2c zu bestimmen, wird der Zuschauerbereich 200 im ersten Schritt in etwa gleich große, von der Position des Schallwandler-Feldes 100 aus gesehen unterschiedlich weit entfernte Bereiche A, B und C, aufgeteilt. Der Schnittpunkt der verlängerten Geraden von den unteren und oberen Bereichsgrenzen AB, BC zur unteren und oberen Kante des Schallwandler-Feldes 100 ist dann jeweils die Position der zugehörigen virtuellen Schallquelle 2a, 2b, 2c.
  • Jedoch kann die sich aus deren unterschiedlicher Entfernung zum Schallwandler-Feld 100 ergebende Latenz der einzelnen Wellenfronten nicht in derselben Weise korrigiert werden, wie das bei den gleichen Öffnungswinkeln der Fall ist. In den Überlappungsbereichen würden sie zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen. Grund dafür ist, dass die Wellenfronten der beiden beteiligten virtuellen Schallquellen einmal von der Unterkante der Schallwandler Anordnung ausgehen und einmal von ihrer Oberkante. Somit ist der Weg beider Wellenfronten zu den Zuhörern im jeweiligen Überlappungsbereich unterschiedlich lang. Ein auf den Mittelpunkt der Anordnung aus Schallwandlern bezogener Zeitausgleich würde deshalb zu mit den Zeitfehlern verbundenen Kammfiltereffekten im Frequenzgang führen. Die Radien Ra, Rb, Rc um die Grenzen AB, BC der Überlappungsbereiche bestimmen deshalb die zeitliche Korrektur für die einzelnen Wellenfronten.
  • Um die Verzögerungszeiten zu bestimmen, werden in einem ersten Schritt die Distanzen zwischen den akustischen Zentren der einzelnen Schallwandler berechnet und die sich daraus ergebenden Schallaufzeiten im virtuellen Teil der Wellenfeldsynthese berechnet. Von den zwischengespeicherten Werten, die der virtuellen Schallquelle A zugeordnet sind, wird dann die Differenz der Radien durch die Punkte A und B um den Überlappungsbereich AB subtrahiert. Damit entsteht in der Elevationsebene im Überlappungsbereich AB kein Zeitunterschied zwischen diesen Wellenfronten.
  • Im zweiten Schritt wird von diesen zwischengespeicherten Werten die Laufzeit subtrahiert, die der Differenz der Radien B und C um den Überlappungsbereich BC entspricht, damit deren Wellenfronten in diesem Bereich zeitgleich eintreffen. Entsprechend wird verfahren, wenn weitere virtuelle Schallquellen notwendig sind, um den Wiedergabebereich weiter aufzuteilen.
  • Nach dem letzten Zeitausgleich zwischen den virtuellen Schallquellen für die Elevationsebene wird von allen berechneten und zwischengespeicherten Werten die Laufzeit subtrahiert, die zwischen der virtuellen Schallquelle, die dem Wandler-Feld am nächsten gelegen ist noch die Laufzeit subtrahiert, die sich zwischen ihr und dem ihr nahe gelegensten Schallwandler ergibt. Damit verbleibt in den Werten für die Elevationsebene keine unnötige Latenz.
  • Auch in der Azimut Ebene wird, unabhängig von deren vertikaler Position, für jeden Schallwandler die Laufzeit berechnet und zwischengespeichert. Durch Subtraktion der kürzesten berechneten Laufzeit zu allen Laufzeiten wird auch hier die unnötige Latenz des Signals, die sich aus der Entfernung der virtuellen Schallquelle zum Wandler-Feld ergeben würde, entfernt.
  • Auch nach Addition der berechneten Werte für die Azimut Ebene und den Werten für die verschiedenen Beams in der Elevationsebene ergeben sich dann Wellenfronten mit den kürzest möglichen Latenzzeiten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird die vertikale Krümmung KE der Wellenfronten 30 innerhalb eines Schallwandler-Feldes 100 in verschiedene Frequenzbereiche geteilt. Der hohe Aufwand für ein Schallwandler-Feld 100 nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese entsteht vor allem aus der Notwendigkeit, die Schallwandler 11 eng benachbart anzuordnen, um unerwünschte Aliasingeffekte und Nebenkeulen der Richtcharakteristik zu vermeiden. Aus anderen Audioanwendungen ist die Abstimmung der Wandlergeometrie auf die Wellenlänge des Signals bekannt. Der langwellige Frequenzbereich wird von einer weit ausgedehnten Wandler Anordnung abgestrahlt, während der obere Frequenzbereich nur im Zentrum abgestrahlt wird.
  • Bei der Wellenfeldsynthese ist es möglich, mit verschiedenen Öffnungswinkeln der Beams in der Elevationsebene E aus unterschiedlich hohen, in verschiedene Frequenzbereiche aufgeteilten Schallwandlern 11, den Abstand der einzelnen Wandler 11 im oberen Frequenzbereich deutlich zu reduzieren. Damit verbessert sich die Steuerbarkeit der einzelnen Wellenfronten signifikant. Die durch den endlichen Abstand der Elementarwellen bedingten Aliasingeffekte bei der Wellenfeldsynthese werden bei gleichem Hardwareaufwand deutlich reduziert.
  • Figur 6 zeigt eine solche, in zwei Frequenzbereiche aufgeteilte Abstrahlung mit zwei übereinander angeordneten Wellenfronten unterschiedlicher vertikaler Krümmung. Über dem Bühnenbereich, an der Frontseite der Arena 201, ist zwischen dem Tiefund Mitteltonbereich 101 des Schallwandler-Feldes 100 ein Fullrange-Bereich 102 mit eng benachbarten Hochtonwandlern angeordnet.
  • Soweit nur die zweiten virtuellen Schallquellen 2a, 2b die Krümmung der gesamten Wellenfronten in der Elevationsebene E bestimmen würden, wären große Zuschauerbereiche nicht mit den oberen Frequenzanteilen versorgt. Deshalb muss dieser Frequenzbereich getrennt verarbeitet werden. Die Krümmung der Wellenfronten in diesem Frequenzbereich wird dann von den virtuellen Schallquellen 6 und 7 bestimmt.
  • Fig. 7 stellt die Situation für einen einzelnen der Beams in der Seitenansicht gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 dar.
  • Die Größe des mit dem betreffenden Beam zu versorgenden Publikumsbereiches 200 wird mit der den vertikalen Öffnungswinkel des Beams bestimmenden Position der zweiten virtuellen Schallquelle 2a bestimmt. Eine verlängerte Gerade von den unteren und oberen Begrenzungslinien des Beams im Publikumsbereich 200 durch die untere und obere Grenze des auch mit Hochtonwandlern bestückten Bereiches 102 des Schallwandler-Feldes 100 bestimmt dann mit ihrem Schnittpunkt die Position der jeweiligen virtuellen Schallquelle 2b für den Hochtonbereich.
  • Wenn die der Streckendifferenz S entsprechende Schallausbreitungszeit von allen für die virtuelle Schallquelle 2a berechneten Laufzeiten von der Schallquelle zu den jeweiligen Schallwandlern 11 subtrahiert wird, treffen beide Wellenfronten in der Mitte des Versorgungsbereiches im räumlichen Bereich 200 gleichzeitig, also ohne Phasenverschiebung, ein. Der ausgewählte Publikumsbereich wird mit allen Frequenzanteilen versorgt. Wieder kann dann die kleinste aller berechneten Verzögerungszeiten von allen berechneten Werten subtrahiert werden, um die Redundanz des Signals zu reduzieren.
  • Jedoch ist dabei zu beachten, dass auch danach die Wellenfront der virtuellen Schallquelle 2b für den Hochtonbereich einen geringeren Krümmungsradius als die von der virtuellen Schallquelle 2a ausgehende Wellenfront hat. Das führt dazu, dass beide Signale an den Rändern des Versorgungsbereiches nicht mehr in Phase sind. Kammfiltereffekte im Crossover-Bereich wären die Folge.
  • Aus diesem Grund darf der mit der Position der virtuellen Schallquelle 2a festgelegte, vertikale Öffnungswinkel nicht zu groß werden. Bei kleinen Winkeln ist die Zeitdifferenz anfänglich sehr gering, sie wächst dann sehr schnell mit steigendem Öffnungswinkel. Je nach den gegebenen geometrischen Verhältnissen muss der Öffnungswinkel dann so gewählt werden, dass die an den Rändern des Versorgungsbereiches entstehende, geringe zeitliche Verschiebung V im Crossover-Frequenzbereich zu ausgleichbaren Pegelfehlern, nicht aber zur gegenseitigen Auslöschung der Signale führt. Neben der Begrenzung des vertikalen Versorgungswinkels trägt auch eine möglichst niedrige Trennfrequenz zwischen den virtuellen Schallquellen 2a, 2b dazu bei, dass bei gegebenen geometrischen Verhältnissen keine Auslöschung der Signalanteile entsteht.
  • Eine weitere Lösung zur Reduktion des physikalisch bedingten Problems ist es, nach der Kompensation der Laufzeiten zwischen den zweiten virtuellen Schallquellen 2a, 2b das Signal der virtuellen Schallquelle 2a zusätzlich um die Hälfte der Schalllaufzeitdifferenz (siehe Fig. 7A) an den Begrenzungen des Versorgungsbereiches zu verzögern. Das gibt der Wellenfront von der virtuellen Schallquelle 2b in der Mitte des Versorgungsbereiches einen kleinen Vorsprung W vor der Wellenfront der virtuellen Schallquelle 2b. Die Folge ist, dass an den Rändern des Versorgungsbereiches die Zeitdifferenz halbiert ist. Eine gleich große Differenz entsteht dann in der Mitte des Beams in der entgegengesetzten Richtung, dazwischen entstehen zwei phasengleiche Punkte. Die halbierten Zeitdifferenzen verschieben die Frequenz der Auslöschung um eine Oktave nach oben.
  • Die Aufteilung in Frequenzbereiche ist nicht grundsätzlich auf zwei Bereiche beschränkt. Das Schallwandler-Feld 100 kann auch durch weitere Schallwandler 11, die ausschließlich den tieffrequenten Audiobereich von ihren oberen und unteren Rändern abstrahlt, ergänzt werden. Die Korrektur der Laufzeiten geschieht dann analog zum beschriebenen Verfahren für den Mittel- und Hochtonbereich. Es ist aber darauf zu achten, dass auch im vertikalen Zentrum der zweidimensionalen Schallwandler-Anordnung immer der gesamte Frequenzbereich abgestrahlt wird. Im anderen Falle würden die oberen und unteren Schallwandler-Reihen Zylinderwellen abstrahlen, die unkontrolliert in die benachbarten Versorgungsbereiche abstrahlen.
  • Auch die Kombination der in Frequenzbereiche aufgeteilten Beams mit den unterschiedlichen Abstrahlwinkeln ist möglich. Allen beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, dass die verschiedenen Wellenfronten im Zuschauerbereich gleichzeitig eintreffen, im Schallwandler-Feld 100 aber zu etwas versetzten Zeiten erzeugt werden. An dieser Stelle sind die Signale der einzelnen Beams im oberen Frequenzbereich gegeneinander verschoben. Das hat den Vorteil, dass sich nicht alle Membranauslenkungen, wie mit kohärenten Signalen, linear addieren.
  • In einem Schallwandler-Feld 100 nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese entsteht prinzipbedingt der Vorteil, dass mit steigender Wellenlänge des Signals die Anpassung der einzelnen Schallwandler 11 an den Lastwiderstand der Luft besser wird. Weil benachbarte Schallwandler 11 in diesem Frequenzbereich annähernd synchron arbeiten, arbeitet ihre Membran nicht mehr völlig fehlangepasst nahezu ohne Lastwiderstand, weil die Luft vor der Membran nach allen Seiten ausweichen kann. Die benachbarten Schallwandler 11 erzeugen zur gleichen Zeit denselben Schalldruck, so dass die vor der Membran liegende Luftsäule mit ihrem Gewicht einen besser angepassten Lastwiderstand bildet.
  • Leider macht sich der Effekt im Hochtonbereich nicht bemerkbar, weil die Membranen der Treiber von vornherein besser an die kleine Wellenlänge angepasst sind. Zudem ist die Bewegung benachbarter Membranen in dem Bereich nicht mehr gleichphasig. Die prinzipbedingte Verbesserung des Wirkungsgrades der Schallwandler 11 in einem Schallwandler-Feld 100 kommt also im oberen Übertragungsbereich nicht zum Tragen, weshalb hier vergleichsweise viel akustische Leistung erzeugt werden muss, um den im Mittel- und Tieftonbereich erzeugten Pegel zu erreichen. Deshalb ist eine nicht kohärente Überlagerung der Membranauslenkungen in dem Bereich ein signifikanter Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens. Eine Verdoppelung der akustischen Leistung benötigt dann nur noch 3 dB mehr Leistung, nicht mehr 6 dB, wie bei kohärenter Überlagerung.
  • Darüber hinaus wird die akustische Leistung des Systems nur auf den Zuschauerbereich ausgerichtet, was die Effizienz des Systems grundsätzlich erhöht und gleichzeitig dazu beiträgt, dass die Forderung nach dem quellfreien Volumen des Wiedergaberaumes bei der Wellenfeldsynthese nahezu erfüllt bleibt.
  • Das beschriebene Verfahren bezieht sich auf den modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese. Jedoch können die nach dem beschriebenen Verfahren ermittelten Verzögerungszeiten und Pegelwerte auch leicht in Form einer Impulsantwort erzeugt werden. Insofern ist das beschriebene Verfahren nicht auf den modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese beschränkt, da die Werte auf ein Impulsverfahren umgerechnet werden können.
  • Weitere mögliche Ausbildungsformen sind in den folgenden Ansprüchen beschrieben.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste virtuelle Schallquelle
    2
    zweite virtuelle Schallquelle
    2a
    virtuelle Schallquelle für die Bestimmung der Krümmung der Wellenfront in der oberen Ebene
    2b
    virtuelle Schallquelle für die Bestimmung der Krümmung der Wellenfront in der zweiten Ebene
    2c
    virtuelle Schallquelle für die Bestimmung der Krümmung der Wellenfront in der dritten Ebene
    2d
    virtuelle Schallquelle für die Bestimmung der Krümmung der Wellenfront in der unteren Ebene
    10
    horizontale Anordnung von Schallwandlern in einem Schallwandler-Feld)
    11
    Schallwandler im Schallwandler-Feld
    20
    vertikale Anordnung (in Elevationsrichtung) von Schallwandlern im Schallwandler-Feld
    30
    Wellenfront
    30a
    resultierende Wellenfront der oberen Ebene
    30b
    resultierende Wellenfront der zweiten Ebene
    30c
    resultierende Wellenfront der dritten Ebene
    30d
    resultierende Wellenfront der unteren Ebene
    50
    Rechenmittel
    100
    Schallwandler-Feld
    101
    Tief-Mittelton-Bereich eines Schallwandler-Feldes
    102
    Fullrange-Bereich eines Schallwandler-Feldes
    200
    räumlicher Bereich
    201
    Frontseite eines räumlichen Bereiches
    A
    Azimut-Ebene
    B
    Kreuzungspunkt
    E
    Elevationsebene
    KA
    Krümmung des Wellenfeldes in Azimutal-Ebene
    KE
    Krümmung des Wellenfeldes in Elevationsebene
    L
    Linie zur Bestimmung der Überlappung
    Ra, Rb, Rc
    Radien der Grenzen zwischen ebenen Bereichen
    S
    Streckendifferenz zwischen virtuellen Schallquellen
    V
    zeitliche Verschiebung
    W
    zeitliche Verschiebung

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Beschallung eines räumlichen Bereiches (200) mit mindestens einem Schallwandler-Feld (100) mit einer Mehrzahl von flächig angeordneten einzelnen Schallwandlern (11), wobei das Schallwandler-Feld (100) eingerichtet und betreibbar ist, Wellenfronten (30) auszustrahlen, die einem Modell mit mindestens zwei virtuellen Schallquellen (1, 2) entsprechen, die vom beschallten räumlichen Bereich (200) aus gesehen hinter dem mindestens einen Schallwandler-Feld (100) liegen, so dass eine Krümmung (KE) der Wellenfront (30) des Schallwandler-Feldes (100) in einer Elevationsebene (E) von einer Krümmung (KA) derselben Wellenfront (30) in einer Azimut-Ebene (A) entkoppelbar ist,
    gekennzeichnet durch
    ein Rechenmittel (50) zur Ansteuerung der einzelnen Schallwandler (11) im mindestens einen Schallwandler-Feld (100), wobei Abstrahlzeiten für denselben Audioinhalt für
    Schallwandler (11) im Schallwandler-Feld (100) in Abhängigkeit von mindestens einer ersten virtuellen Schallquelle (1) bestimmbar sind, und für
    Schallwandler (11) im Schallwandler-Feld (100) in Abhängigkeit mindestens einer zweiten virtuellen Schallquelle (2) bestimmbar sind, und wobei
    mit dem Rechenmittel (50) Abstrahlzeiten (t1) für denselben Audioinhalt für die Schallwandler (11) im mindestens einen Schallwandlerfeld (100) durch ihre Distanz zur mindestens einen ersten virtuellen Schallquelle (1) bestimmbar sind, wobei die unterschiedliche vertikale Positionen der einzelnen Schallwandler (11) in einer horizontalen Anordnung (10) in Bezug auf die erste virtuelle Schallquelle (1) nicht berücksichtigt wird, so dass die Abstrahlzeiten (t1) unabhängig von einer vertikalen Position der mindestens einen virtuellen Schallquelle (1) und dem jeweiligen Schallwandler (11) bestimmbar sind, und dass zu diesen berechneten Werten die Laufzeit (t2) zu dem jeweiligen Schallwandler (11) addiert wird, die aus der Distanz des jeweiligen Schallwandlers (11) zu der mindestens einen zweiten virtuellen Schallquelle (2) bestimmbar ist, wobei die unterschiedliche horizontale Positionen der einzelnen Schallwandler (11) in einer vertikalen Anordnung (20) in Bezug auf die zweite virtuelle Schallquelle (2) nicht berücksichtigt wird, so dass die Laufzeit (t2) ungeachtet der jeweiligen horizontalen Position der mindestens einen zweiten virtuellen Schallquelle (1) und dem jeweiligen Schallwandler (11) ergibt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) so ausgebildet ist, dass durch das Schallwandler-Feld (100) mehrere Wellenfronten (30) mit gleichem Audioinhalt mittels einer gemeinsamen virtuellen Schallquelle für die horizontale Ebene und mindestens zwei vertikal gestaffelten virtuellen Schalquellen für die vertikale Ebene erzeugbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) mit gleichem Signalinhalt ein eigener Eingangskanal zuweisbar ist, wobei es separate Zugriffsmöglichkeit auf den Pegel und die Entzerrung gibt.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Beams in der Elevationsebene (E) unterschiedliche vertikale Öffnungswinkel aufweisen, wodurch die Größe einzelner Versorgungsbereiche (A, B, C) im räumlichen Bereich (200) zueinander angepasst wird, um in allen Bereichen eine maximal verfügbare Membranauslenkung der einzelnen Schallwandler (11) nutzen zu können.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) so ausgebildet ist, dass die vertikale Krümmung der Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) in verschiedene Frequenzbereiche aufgeteilt ist, wobei insbesondere nur ein innerer Bereich (102) im vertikalen Zentrum des Schallwandler-Feldes (100) mit Schallwandlern (11) bestückt ist, die einen oberen Frequenzbereich des Audiosignals abstrahlen, wobei die Krümmung der Wellenfront (30a, 30b, 30c, 30d) in diesem Frequenzbereich von einer eigenen, sekundären virtuellen Schallquelle (2a, 2b, 2c, 2d) so bestimmbar ist, dass ihre Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) in mindestens einem Teilbereich eines beschallten räumlichen Bereich (200), insbesondere im Bereich für Zuhörer die gleiche vertikale Begrenzung aufweist, wie die Wellenfront der außen liegenden Schallwandler (11) für denselben Beam.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitausgleich zwischen den Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) der verschiedenen Frequenzbereiche so ausgebildet ist, dass die durch die unterschiedlichen Distanzen der zweiten virtuellen Schallquellen (2a, 2b, 2c, 2d) zum Schallwandler-Feld (100) für die verschiedenen Frequenzbereiche bedingten Zeitfehler zwischen den Wellenfronten der verschiedenen Frequenzbereiche desselben Audioinhalts an den Grenzen des Versorgungsbereiches des jeweiligen Beams dadurch halbiert werden, dass die virtuelle Schallquelle für das untere Frequenzband nach der Korrektur des Zeitunterschiedes in der Mitte der Wellenfront nochmals um die Hälfte des Unterschiedes beider Krümmungsradien an der Grenze des Versorgungsbereiches in Richtung der zweidimensionalen Schallwandler-Anordnung verschoben wird.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rechenmittel (50) die im modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese bestimmten Verzögerungszeiten und Pegel des Audioinhalts in Impulsantworten umgerechnet werden, mit denen Schallwandler (11) eines auf eine Faltung des Audiosignals in Impulsantworten basierenden Wellenfeldsynthese Systems ansteuerbar sind.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) ausgebildet ist, die Krümmungen der Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) in der Elevationsebene und die Krümmungen derselben Wellenfronten in der Azimut-Ebene unterschiedlich auszubilden, wobei unterschiedlich weit vom Schallwandler-Feld (100) entfernte virtuelle Schallquellen (1, 2) für die Berechnung der Verzögerungszeiten und / oder des Pegels des gleichen Audioinhalts für jeden einzelnen Schallwandler (11) des Schallwandler-Feldes (100) als Bezugspunkt für die Berechnung der Verzögerungszeiten in Azimut- und Elevationsebene herangezogen werden, wobei die Lokalisation der nahe gelegenen ersten virtuellen Schallquelle (1) für die Lokalisation des Schallereignisses in der Azimut-Ebene maßgeblich ist und die weiter entfernte, zweite virtuelle Schallquelle (2, 2a, 2b, 2c, 2d) die Krümmung und Ausrichtung derselben Wellenfront in der Elevationsebene bestimmt.
  9. Verfahren zur Beschallung eines räumlichen Bereiches (200) mit mindestens einem Schallwandler-Feld (100) mit einer Mehrzahl von flächig angeordneten einzelnen Schallwandlern (11), das eingerichtet und betreibbar ist, Wellenfronten (30) auszustrahlen, die einem Modell mit mindestens zwei virtuellen Schallquellen (1, 2) entsprechen, die vom beschallten räumlichen Bereich (200) aus gesehen hinter dem mindestens einen Schallwandler-Feld (100) liegen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    a) von einem Rechenmittel (50) Abstrahlzeiten für denselben Audioinhalt für Schallwandler (11) im Schallwandler-Feld (100) in Abhängigkeit von einer ersten virtuellen Schallquelle (1) bestimmt werden, und für Schallwandler (11) im Schallwandler-Feld (100) in Abhängigkeit von der mindestens einer zweiten virtuellen Schallquelle (2) bestimmt werden und
    b) mit dem Rechenmittel (50) Abstrahlzeiten (t1) für denselben Audioinhalt für die Schallwandler (11) durch ihre Distanz zur mindestens einen ersten virtuellen Schallquelle (1) bestimmt werden, wobei die unterschiedliche vertikale Position der einzelnen Schallwandler (11) in einer horizontalen Anordnung (10) in Bezug auf die erste virtuelle Schallquelle (1) nicht berücksichtigt wird, so dass die Abstrahlzeiten (t1) unabhängig von einer vertikalen Position der mindestens einen virtuellen Schallquelle (1) und dem jeweiligen Schallwandler (11), und dass
    c) zu diesen berechneten Werten die Laufzeit (t2) zu dem jeweiligen Schallwandler (11) addiert wird, die sich aus der Distanz des jeweiligen Schallwandlers (11) zu der mindestens einen zweiten virtuellen Schallquelle (2) ergibt, wobei die unterschiedliche horizontale Position der einzelnen Schallwandler (11) in einer vertikalen Anordnung (20) in Bezug auf die zweite virtuelle Schallquelle (2) nicht berücksichtig wird, so dass sich die Laufzeit (t2) ungeachtet der jeweiligen horizontalen Position der mindestens einen ersten virtuellen Schallquelle (1) und dem jeweiligen Schallwandler (11) ergibt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) mehrere Wellenfronten (30) mit gleichem Signalinhalt gleichzeitig aus zwei getrennten virtuellen Schallquellen (1, 2) für die Azimut- und Elevationsebene vertikal gestaffelt im Schallwandler-Feld (100) erzeugt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) mit gleichem Signalinhalt ein eigener Eingangskanal zugewiesen wird, wobei es separate Zugriffsmöglichkeit auf den Pegel und die Entzerrung gibt.
  12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Beams in der Elevationsebene (E) unterschiedliche vertikale Öffnungswinkel aufweisen, wodurch die Größe der einzelnen Versorgungsbereiche (A, B, C) zueinander angepasst wird, um in allen Bereichen die maximal verfügbare Membranauslenkung der einzelnen Schallwandler (11) nutzen zu können.
  13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) die vertikale Krümmung der Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) in verschiedene Frequenzbereiche aufteilt, wobei insbesondere nur der innere Bereich (102) im vertikalen Zentrum des Schallwandler-Feldes (100) mit Schallwandlern (11) bestückt ist, die den oberen Frequenzbereich des Audiosignals abstrahlen, wobei die Krümmung der Wellenfront (30a, 30b, 30c, 30d) in diesem Frequenzbereich von einer eigenen, sekundären virtuellen Schallquelle (2a, 2b, 2c, 2d) so bestimmt wird, dass ihre Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) im beschallten räumlichen Bereich (200) die gleiche vertikale Begrenzung aufweisen wie die Wellenfront der außen liegenden Schallwandler (11) für denselben Beam.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitausgleich zwischen den Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) der verschiedenen Frequenzbereiche so ausgebildet ist, dass die durch die unterschiedlichen Distanzen der zweiten virtuellen Schallquellen (2a, 2b, 2c, 2d) zum Schallwandler-Feld (100) für die verschiedenen Frequenzbereiche bedingten Zeitfehler zwischen den Wellenfronten der verschiedenen Frequenzbereiche desselben Signals an den Grenzen des Versorgungsbereiches des jeweiligen Beams dadurch halbiert werden, dass die virtuelle Schallquelle für das untere Frequenzband nach der Korrektur des Zeitunterschiedes in der Mitte der Wellenfront nochmals um die Hälfte des Unterschiedes beider Krümmungsradien an der Grenze des Versorgungsbereiches in Richtung der zweidimensionalen Schallwandler-Anordnung verschoben wird.
  15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Rechenmittel (50) die im modellbasierenden Ansatz der Wellenfeldsynthese bestimmten Verzögerungszeiten und Pegel des Audiosignals in Impulsantworten umgerechnet werden, mit denen Schallwandler (11) eines auf die Faltung des Audiosignals in Impulsantworten basierenden Wellenfeldsynthese ansteuerbar sind.
  16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (50) die Krümmungen der Wellenfronten (30a, 30b, 30c, 30d) in der Elevationsebene und die Krümmungen derselben Wellenfronten in der Azimut-Ebene unterschiedlich ausbildet, wobei unterschiedlich weit vom Schallwandler-Feld (100) entfernte virtuelle Schallquellen (1, 2) für die Berechnung der Verzögerungszeiten und / oder des Pegels des gleichen Audiosignals für jeden einzelnen Schallwandler (11) des Schallwandler-Feldes (100) als Bezugspunkt für die Berechnung der Verzögerungszeiten in Azimut- und Elevationsebene herangezogen werden, wobei die Lokalisation der nahe gelegenen ersten virtuellen Schallquelle (1) für die Lokalisation des Schallereignisses in der Azimut-Ebene maßgeblich ist und die weiter entfernte, zweite virtuelle Schallquelle (2, 2a, 2b, 2c, 2d) die Krümmung und Ausrichtung derselben Wellenfront in der Elevationsebene bestimmt.
  17. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines des Verfahrens nach den Ansprüchen 9 bis 16 auszuführen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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