WO2009056386A1 - Audiomodul zur akustischen überwachung eines überwachungsbereichs, überwachungssystem für den überwachungsbereich, verfahren zur erzeugung einer klangumgebung sowie computerprogramm - Google Patents

Audiomodul zur akustischen überwachung eines überwachungsbereichs, überwachungssystem für den überwachungsbereich, verfahren zur erzeugung einer klangumgebung sowie computerprogramm Download PDF

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WO2009056386A1
WO2009056386A1 PCT/EP2008/062133 EP2008062133W WO2009056386A1 WO 2009056386 A1 WO2009056386 A1 WO 2009056386A1 EP 2008062133 W EP2008062133 W EP 2008062133W WO 2009056386 A1 WO2009056386 A1 WO 2009056386A1
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WO
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audio
monitoring
model
sound
audio module
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Application number
PCT/EP2008/062133
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French (fr)
Inventor
Stephan Heigl
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1654—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems
    • G08B13/1672—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems using sonic detecting means, e.g. a microphone operating in the audio frequency range

Definitions

  • Audio module for audible monitoring of a surveillance area, monitoring system for the monitoring area, methods for creating a sound environment and computer program
  • the invention relates to an audio module for acoustically monitoring a surveillance area, wherein in the surveillance area a plurality of
  • Microphones is arranged with a memory device for storing a model of the monitoring area and position information of the microphones, with an audio input interface for input of audio input signals of the microphones and with an audio output interface for outputting an audio output signal, which is designed to control an audio output device for a listener.
  • the invention further relates to a monitoring system with such an audio module, a method for generating a sound environment and a corresponding computer program.
  • sensors Squares, intersections, roads, commercial buildings, especially prisons, hospitals, libraries, parking garages, or private buildings to monitor by means of sensors.
  • video cameras are preferably used, wherein the image data streams recorded by the video cameras positioned in a distributed manner are usually directed to a monitoring center, where they are evaluated by monitoring personnel or automatically.
  • microphones are often distributed in the surveillance areas in order to obtain acoustic information in addition to optical information.
  • surveillance systems are complex in design and often have some form of surveillance area model with installed sensors, particularly cameras and microphones. From WO 2007/095994, for example, such a monitoring system is known. These monitoring systems are the closest prior art.
  • an audio module in particular as part of such a monitoring system, with the features of claim 1, a monitoring system with the audio module having the features of claim 9, a method for generating a sound environment with the features of claim 11 and a computer program for Implementation of the method with the features of claim 12 disclosed.
  • the audio module according to the invention is used to implement an acoustic monitoring of a monitoring area, wherein the monitoring area in the
  • Reality existing area for example in the form of multiple rooms, streets, factory buildings, corridors, etc., represented.
  • a plurality of microphones is in particular distributed in the monitoring area.
  • the monitoring area Preferably, the
  • Distributed microphones such that their detection range is arranged overlapping, in particular so that at least 60%, preferably at least 80%, in particular at least 90% of the area monitoring area is covered with at least two overlapping coverage areas.
  • the audio module has a memory device for temporarily or permanently storing a model of the monitoring area and position information of the microphones.
  • the position information of the microphones preferably includes information about their location in the surveillance area, so that they can be displayed in the model, as well as information about the orientation or orientation of the microphones.
  • additional technical information of the microphones such as directional characteristics, gain, attenuation, etc., are kept in the memory device.
  • the audio module has an audio input interface for inputting or accepting audio input signals of the microphones.
  • the audio input interface for example, wired or wirelessly be connected directly to the microphones or the audio input interface receives the audio input signals of the microphones via a buffer device.
  • the audio module For outputting an audio output signal which is designed to control an audio output device for a listener, the audio module has an audio output interface. Both the audio input interface and the audio output interface can process analog and / or digital signals.
  • the audio module for real-time processing of the audio input signals is formed with a delay between the input of the audio input signals and the output of the audio output signals of less than 10 s, preferably less than 5 s, in particular less than 1 s.
  • the audio module can be used for the subsequent evaluation of the audio input signals, so that the evaluation takes place only after a time delay, in particular at any time or off-line.
  • the audio module a
  • the audio module comprises a processing unit which determines, in particular calculates or mixes the audio output signal on the basis of the inputted listening position, the model and the audio input signals, so that the listener is virtually put in the listening position.
  • the processing unit is designed to generate an audio output signal which activates the audio output device in such a way that a sound environment, in particular a surround sound and / or spatial sound, for the listener is provided with spatial information.
  • the processing unit for generating an artificial sound environment is formed in a listening environment that is modeled on the real sound environment in the listening position.
  • the invention is based on the consideration of using the audio module to virtually place the listener in the listening position so that he can hear "spatially resolved.” For example, if the listener is placed virtually in a listening position in a room, the listener can distinguish on the basis of the output audio output signal whether a noise source is located relative to its (virtual) listening position to the left, to the right, in front of or behind it and possibly even above or below it, thereby enabling the listener to locate or even virtually track a source of noise, for example. by changing the listening position of the listener so that it "runs behind" the noise source. In this way it is possible for the monitoring personnel to find sources of noise, which are arranged concealed and thus optically imperceptible, so for example, a tick in a suitcase, a noise source in a cabinet, etc.
  • the listening position comprises a spatial position and a directional position.
  • the listener is not only able to set the desired listening position, but also to define a desired hearing direction, so that the virtual hearing environment can be reproduced in the correct position for the purpose.
  • the audio module has calibration means for calibrating the audio module and / or the audio output device so that the virtual sound environment generated by the audio output device can be oriented in the correct position relative to the listening position in the real monitoring region.
  • the audio module and / or the processing unit is designed such that the listening position in the model, in particular in a microphone-supplied section of the model, is freely selectable.
  • the listener is thus allowed to virtually place himself in each, in particular in each monitored listening position of the model and / or the monitoring area.
  • the listening position is independent of a specific microphone position and / or a camera position freely selectable.
  • the audio output signals be balanced by a weighted mixing of the audio signals of at least two or more microphones, which cover the selected listening position with its detection range, is formed, wherein the weighting is done in dependence on the relative position of the listening position and the position information of the relevant microphones.
  • the model is designed as a 2D or a 3D model.
  • the listener virtually moves, for example, through a floor plan of a building or the like.
  • the listener can also change the height position, in particular, the listener can change floors of a building or change the height position in a room.
  • the model has a sound collision model in which sound-absorbing, sound-reflecting, sound-deflecting and / or sound-attenuating objects are detected.
  • objects are, for example, as walls, in particular building walls or partitions, but also as sound-relevant objects, such as room dividers, cabinets or the like, formed.
  • the supportive use of a sound collision model makes it possible to better emulate the virtual sound environment of the real sound environment at the listening position, since sound-altering properties of the environment are taken into account.
  • the man-machine interface is designed as a computer mouse, pointing device, touchpad or the like.
  • the goal is to further improve the usability of the audio module
  • Audio module program and / or circuitry preferably designed to represent on a display device, the model and the listening position eg in the sense of a virtual reality.
  • the virtual reality is complemented by real, especially current camera images from the surveillance area.
  • the audio output device is preferably designed as a stereo and / or surround sound output device.
  • the audio output device can be implemented as a multi-channel sound system, for example as surround sound 5.1, quadraphonic, Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic, Dolby
  • the invention also relates to an audio module, which is designed for use in a monitoring system, wherein microphones are positioned in a monitoring area, the monitoring area and the microphones in one
  • the model may be modeled and generated in a processing unit, preferably as a software system and / or component for real-time computation of 3D audio and having access to the audio data of the microphones and the model, a virtual sound environment.
  • sound sources in the audio module are modeled by means of the audio module starting from the positions of the microphones and fed with the associated microphone audio data streams.
  • the user of the system determines by definition of the listening position to be listened to from which listening position.
  • the audio module generates an artificial audio output signal for the selected listening position.
  • the advantage of the audio module is that the listener can listen to the recordings of several monitoring microphones at the same time, assign them spatially and relate them to each other.
  • Another object of the invention relates to a monitoring system for a surveillance area, which comprises an audio module, as just described, or according to one of the preceding claims.
  • the monitoring system has a plurality of surveillance cameras, which are suitable and / or arranged for observing the surveillance area.
  • the monitoring system has a corresponding interface for recording the video data. This completes the monitoring system as an audio-video surveillance system.
  • a next aspect of the invention relates to a method for generating an artificial or virtual sound environment, for example in a monitoring center, which places a listener virtually in a listening position in a monitoring area, wherein the artificial or virtual sound environment on Based on a specification of the listening position, a model of the monitoring area and the audio input signals of arranged in the monitoring area microphones.
  • the method is preferably carried out using the previously described audio module or the monitoring system described above.
  • Another object of the invention relates to a computer program with program code means having the features of claim 12.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a monitoring system with an audio module as an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a monitoring system 1 as an exemplary embodiment of the invention, which is designed and / or arranged for the acoustic monitoring of a monitoring area 2.
  • the monitoring area 2 is designed as two spaces, but in alternative embodiments it can be designed as desired and, in particular, can have a plurality of height levels or levels.
  • a plurality of surveillance microphones 3 are spatially distributed, preferably such that their acoustic surveillance areas overlap or at least partially overlap.
  • the monitoring system 1 has an audio module 4, which is signal-connected via an audio input interface 5 to the monitoring microphones 3. Furthermore, the audio module 4 shows a position input interface 6 for inputting a listening position 7, the function of which will be explained later, as well as a video output interface 8 and an audio output interface 9.
  • the position input interface 6 is signal technically connected to a human-machine interface (MMI) 10, which is designed for example as a computer mouse, joystick, etc.
  • MMI human-machine interface
  • the video output interface 8 is for transmitting a video signal to a display device 11, such as a monitor.
  • the audio output interface 9 is signal-wise connected to an audio output device 12, which is designed on the basis of the audio output signals which are transmitted from the audio output interface 9 to the audio output device 12,
  • the audio output device 12 is embodied as a surround sound system which controls the loudspeakers 13 in such a way that a listener 14 is placed in a sound environment, the output audio information including location and / or direction information, in particular 3D direction information.
  • the monitoring system 1, in particular the audio module 4, is designed so that the handset 14 can freely select a listening position 7 via the MMI 10, for example with the aid of the display device 11, within the monitoring area 2. Due to the selection of the listening position 7, the input audio signals of the
  • Microphones 3 are processed by the audio module 4 so that audio output signals are output to the audio output device 12 so that a virtual sound environment is reproduced via the speakers 13, which replicates the real sound environment in the monitoring area 2 at the listening position 7.
  • the handset 14 is shown in dashed lines in the monitoring area 2 at the listening position 7.
  • the listener 14 can determine, for example, whether-starting from its current listening position 7-a relevant audio signal comes from a possible sound source 15a on its right side or from a possible sound source 15b on its left side in the next room.
  • the sound sources 15a, b in the virtual sound environment generated by the loudspeakers 13 are again shown by dashed lines in FIG. 1 in order to illustrate their virtual sound source position.
  • the sound source 15b is shown reduced in size to emphasize graphically that due to the greater distance between the listening position 7 and the position of the sound source 15b, and due to the shading by the door passage area, it is attenuated to the sound source 15a.
  • the listener 14 determines that the audio signal originates from the sound source 15b, he can virtually move by means of the MMI 10 towards the sound source 15b, so as to better localize the sound source 15b and the other Improve audio quality. This procedure is shown with a dashed line arrow.
  • the audio module 4 receives as input information the listening position 7 via the position input interface 6 as well as the audio signals of the microphones 3 via the audio input interface 5.
  • the audio module 4 has a database 16 in which a model 17 of the monitoring area 2 as well as the one arranged in the monitoring area 2
  • Microphones 3 is stored.
  • a processing unit 18 starting from the known positions of the microphones 3 and optionally their recording characteristics in the processing unit 18 sound sources are modulated and fed with the associated audio input signals.
  • the processing unit 18 is in particular designed to generate a 3D sound environment by signal engineering. In dependency of
  • the generated sound environment is then shifted or rotated and output via the audio output interface 9 to the audio output device 12 so that this outputs the virtual sound environment via the speaker 13 in the correct position for the listener 14, the selection of the listening position 7 accordingly.
  • the database 16 optionally includes information about collision objects in the monitoring environment 2.
  • collision objects are formed, for example, as partitions 19 or large interfering objects 20.
  • the monitoring system 1 thus offers the listener 14 the advantage of being virtually at any position, in particular independently of a single person Microphone position or a single camera position, can go and there spatially resolved the real sound environment can check.

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Abstract

Es wird ein Audiomodul 4 zur akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs 2 vorgeschlagen, wobei in dem Überwachungsbereich 2 eine Mehrzahl von Mikrofonen 3 angeordnet ist, mit einer Speichervorrichtung 16 zur Speicherung eines Modells 17 des Überwachungsbereichs und von Positionsinformationen der Mikrofone 3, mit einer Audioeingangsschnittstelle 5 zur Eingabe von Audioeingangssignalen der Mikrofone 3, mit einer Audioausgangsschnittstelle 9 zur Ausgabe eines Audioausgangssignals, welches zur Ansteuerung eines Audioausgabegeräts 12 für einen Hörer 14 ausgebildet ist, und mit einer Positionseingangsschnittstelle 6 zur Eingabe einer Abhörposition in dem Überwachungsbereich 2 und durch eine Verarbeitungseinheit 18, welche ausgebildet ist, auf Basis der eingegebenen Abhörposition 7, des Modells 17 und der Audioeingangssignale das Audioausgangssignal derart zu bestimmen, dass der Hörer 14 virtuell in die Abhörposition versetzt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Audiomodul zur akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs, Überwachungssystem für den Überwachungsbereich, Verfahren zur Erzeugung einer Klangumgebung sowie Computerprogramm
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Audiomodul zur akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs, wobei in dem Überwachungsbereich eine Mehrzahl von
Mikrofonen angeordnet ist, mit einer Speichervorrichtung zur Speicherung eines Modells des Überwachungsbereichs und von Positionsinformationen der Mikrofone, mit einer Audioeingangsschnittstelle zur Eingabe von Audioeingangssignalen der Mikrofone und mit einer Audioausgangsschnittstelle zur Ausgabe eines Audioausgangssignals, welches zur Ansteuerung eines Audioausgabegerätes für einen Hörer ausgebildet ist. Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Überwachungssystem mit einem derartigen Audiomodul, ein Verfahren zur Erzeugung einer Klangumgebung sowie ein entsprechendes Computerprogramm.
Überwachungssysteme werden üblicherweise eingesetzt, um zum Beispiel öffentliche
Plätze, Kreuzungen, Straßen, gewerbliche Gebäude, insbesondere Gefängnisse, Krankenhäuser, Bibliotheken, Parkhäuser, oder private Gebäude, mittels Sensoren zu überwachen. Als Sensoren werden bevorzugt Videokameras eingesetzt, wobei die von den verteilt positionierten Videokameras aufgenommenen Bilddatenströme meist an eine Überwachungszentrale geleitet werden und dort durch Überwachungspersonal oder automatisiert ausgewertet werden. Ergänzend zu den Überwachungskameras sind auch oftmals Mikrofone in den Überwachungsbereichen verteilt, um neben einer optischen Information auch eine akustische Information zu erhalten. Derartige Überwachungssysteme sind komplex aufgebaut und weisen oftmals auch in irgendeiner Form ein Modell des Überwachungsbereichs mit den installierten Sensoren, insbesondere den Kameras und den Mikrofonen, auf. Aus der WO 2007/095994 ist beispielsweise ein derartiges Überwachungssystem bekannt. Diese Überwachungssysteme bilden den nächstkommenden Stand der Technik.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wird ein Audiomodul, insbesondere als Teil eines derartigen Überwachungssystems, mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Überwachungssystem mit dem Audiomodul mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren zur Erzeugung einer Klangumgebung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 12 offenbart.
Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße Audiomodul dient zur Umsetzung einer akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs, wobei der Überwachungsbereich den in der
Realität vorhandenen Bereich, zum Beispiel in Form von mehreren Räumen, Straßen, Fabrikhallen, Gängen etc., repräsentiert.
Zur Aufnahme von akustischen Informationen ist in dem Überwachungsbereich eine Mehrzahl von Mikrofonen insbesondere verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind die
Mikrofone derart verteilt, dass deren Erfassungsbereich überlappend angeordnet ist, insbesondere so, dass mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % des flächigen Überwachungsbereichs mit mindestens zweifach überlappenden Erfassungsbereichen abgedeckt ist.
Das Audiomodul weist eine Speichervorrichtung zur temporären oder dauerhaften Speicherung eines Modells des Überwachungsbereichs und von Positionsinformationen der Mikrofone auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Betrieb die genannten Daten in das Audiomodul geladen werden. Die Positionsinformationen der Mikrofone umfassen vorzugsweise eine Information über deren Ort in dem Überwachungsbereich, so dass diese in dem Modell dargestellt werden können, sowie eine Information über die Ausrichtung oder Orientierung der der Mikrofone. Optional werden zusätzlich technische Informationen der Mikrofone, wie zum Beispiel Richtungscharakteristik, Verstärkung, Dämpfung etc., in der Speichervorrichtung vorgehalten.
Das Audiomodul weist eine Audioeingangsschnittstelle zur Eingabe oder zur Übernahme von Audioeingangssignalen der Mikrofone auf. Hierbei kann die Audioeingangsschnittstelle beispielsweise kabelgebunden oder kabellos direkt mit den Mikrofonen verbunden sein oder die Audioeingangsschnittstelle erhält die Audioeingangssignale der Mikrofone über eine Zwischenspeichereinrichtung.
Zur Ausgabe eines Audioausgangssignals, welches zur Ansteuerung eines Audioausgabegeräts für einen Hörer ausgebildet ist, weist das Audiomodul eine Audioausgangsschnittstelle auf. Sowohl die Audioeingangsschnittstelle als auch Audioausgangsschnittstelle können analoge und/oder digitale Signale verarbeiten.
Vorzugsweise ist das Audiomodul zur Echtzeitverarbeitung der Audioeingangssignale ausgebildet mit einer Verzögerung zwischen Eingang der Audioeingangssignale und Ausgang der Audioausgangssignale von kleiner 10 s, vorzugsweise kleiner 5 s, insbesondere kleiner 1 s. Alternativ oder ergänzend ist das Audiomodul zur nachträglichen Auswertung der Audioeingangssignale verwendbar, so dass die Auswertung erst zeitverzögert, insbesondere zu einem beliebigen Zeitpunkt oder Off-Line erfolgt.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Audiomodul eine
Positionseingangsschnittstelle zur Eingabe einer Abhörposition in dem Überwachungsbereich aufweist, so dass der Hörer eine gewünschte Abhörposition an das Audiomodul übertragen kann. Ferner umfasst das Audiomodul eine Verarbeitungseinheit, welche auf Basis der eingegebenen Abhörposition, des Modells und der Audioeingangssignale das Audioausgangssignal derart bestimmt, insbesondere berechnet oder mischt, so dass der Hörer virtuell in die Abhörposition versetzt wird.
Anders ausgedrückt ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, ein Audioausgangssignal zu generieren, welches das Audioausgabegerät derart ansteuert, dass für den Hörer eine Klangumgebung, insbesondere ein Raumklang und/oder räumlicher Klang, mit Orts- - A -
und/oder Richtungsinformation in Abhängigkeit der Abhörposition ausgegeben wird. Alternativ oder ergänzend ist die Verarbeitungseinheit zur Erzeugung einer künstlichen Klangumgebung in einer Abhörumgebung ausgebildet, der der realen Klangumgebung in der Abhörposition nachgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, mit Hilfe des Audiomoduls den Hörer virtuell in die Abhörposition zu versetzen, sodass dieser „ortsaufgelöst" hören kann. Wird der Hörer beispielsweise virtuell in eine Abhörposition in einem Raum versetzt, so kann der Hörer anhand des ausgegebenen Audioausgangssignals unterscheiden, ob eine Geräuschquelle relativ zu seiner (virtuellen) Hörposition links, rechts, vor oder hinter ihm und gegebenenfalls sogar über oder unter ihm angeordnet ist. Dadurch wird der Hörer in die Lage versetzt, beispielsweise eine Geräuschquelle zu orten oder diese sogar virtuell zu verfolgen, indem die Abhörposition von dem Hörer so verändert wird, dass dieser der Geräuschquelle „hinterherläuft". Auf diese Weise wird es dem Überwachungspersonal ermöglicht, auch Geräuschquellen aufzufinden, welche verdeckt angeordnet und somit optisch nicht wahrnehmbar sind, also zum Beispiel ein Ticken in einem Koffer, eine Geräuschquelle in einem Schrank etc.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abhörposition eine Ortsposition und eine Richtungsposition. Auf diese Weise vermag sich der Hörer nicht nur an die gewünschte Abhörposition zu versetzen, sondern auch eine gewünschte Hörrichtung zu definieren, so dass die virtuelle Hörumgebung lagerichtig zur Vorgabe wiedergegeben werden kann. Optional weist das Audiomodul Kalibrierungsmittel zur Kalibrierung des Audiomoduls und/oder des Audioausgabegeräts auf, so dass die durch das Audioausgabegerät generierte virtuelle Klangumgebung lagerichtig zu der Abhörposition in dem realen Überwachungsbereich orientierbar ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Audiomodul und/oder die Verarbeitungseinheit so ausgebildet, dass die Abhörposition in dem Modell, insbesondere in einem mikrofonversorgten Abschnitt des Modells, frei wählbar ist. Es wird dem Hörer damit erlaubt, sich virtuell in jede, insbesondere in jede überwachte Abhörposition des Modells und/oder des Überwachungsbereichs zu versetzen. Insbesondere ist die Abhörposition unabhängig von einer spezifischen Mikrofonposition und/oder einer Kameraposition frei wählbar. Es wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die Audioausgangssignale durch ein gewichtetes Mischen der Audiosignale von mindestens zwei oder mehr Mikrofonen, welche die gewählte Abhörposition mit ihrem Erfassungsbereich überdecken, gebildet wird, wobei die Wichtung in Abhängigkeit der relativen Lage der Abhörposition und der Positionsinformation der relevanten Mikrofone erfolgt.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist das Modell als ein 2D- oder ein 3D- Modell ausgebildet. Im Falle des 2D-Modells bewegt sich der Hörer virtuell beispielsweise durch einen Grundriss eines Gebäudes oder dergleichen. Bei dem SD- Modell kann der Hörer zusätzlich die Höhenposition wechseln, insbesondere kann der Hörer Stockwerke eines Gebäudes wechseln oder die Höhenposition in einem Raum verändern.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Modell ein Schallkollisionsmodell auf, in welchem schallabsorbierende, schallreflektierende, schallablenkende und/oder schallabschwächende Objekte erfasst sind. Derartige Objekte sind beispielsweise als Wände, insbesondere Gebäudewände oder Trennwände, aber auch als schallrelevante Objekte, wie zum Beispiel Raumteiler, Schränke oder dergleichen, ausgebildet. Durch die unterstützende Verwendung eines Schallkollisionsmodells ist es möglich, die virtuelle Klangumgebung der realen Klangumgebung an der Abhörposition besser nachzubilden, da schallverändernde Eigenschaften der Umgebung berücksichtigt sind.
Bei einer praktischen Umsetzung der Erfindung weist das Audiomodul eine Mensch- Maschinen-Schnittstelle (MMI) auf, welche mit der Positionseingangsschnittstelle signaltechnisch verbunden ist und welche eine stufenlose und/oder eng gestufte
Verschiebung der Abhörposition in dem Modell ermöglicht. Beispielsweise ist die Mensch-Maschinen- Schnittstelle als eine Computermaus, ein Zeigegerät, Touchpad oder dergleichen ausgebildet.
Mit dem Ziel, die Bedienbarkeit des Audiomoduls weiter zu verbessern, ist das
Audiomodul programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch vorzugsweise ausgebildet, um auf einer Anzeigevorrichtung das Modell und die Abhörposition z.B. im Sinne einer Virtual Reality darzustellen. Optional wird die Virtual Reality durch reale, insbesondere aktuelle Kamerabilder aus dem Überwachungsbereich ergänzt. Um den Raumklang beziehungsweise den räumlichen Klang der virtuellen Klangumgebung informationsreich auszugestalten, ist das Audioausgabegerät vorzugsweise als Stereo- und/oder Raumklangausgabegerät ausgebildet. Insbesondere kann das Audioausgabegerät als Mehrkanal-Tonsystem realisiert sein, beispielsweise als Surround-Sound 5.1, Quadrofonie, Dolby Surround, Dolby Surround Pro Logic, Dolby
Digital, DTS, SDDS, IMAX, Fantasia, MUSE-Laserdisc oder dergleichen.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung auch ein Audiomodul, welches zur Verwendung in einem Überwachungssystem ausgebildet ist, wobei in einem Überwachungsbereich Mikrofone positioniert werden, der Überwachungsbereich und die Mikrofone in einem
Modell modelliert werden und in einer Verarbeitungseinheit, welche vorzugsweise als ein(e) Softwaresystem und/oder -komponente zur Echtzeitberechnung von 3D-Audio ausgebildet ist und welche Zugriff auf die Audiodaten der Mikrofone und das Modell hat, eine virtuelle Klangumgebung erzeugt wird. Dazu werden mittels des Audiomoduls ausgehend von den Positionen der Mikrofone Klangquellen in dem Audiomodul modelliert und mit den zugehörigen Mikrofon- Audiodatenströmen gefüttert. Der Benutzer des Systems bestimmt durch Definition der Abhörposition, von welcher Abhörposition aus zugehört werden soll. Das Audiomodul generiert ein künstliches Audioausgangssignal für die gewählte Abhörposition. Der Vorteil des Audiomoduls ist es, dass der Hörer den Aufnahmen mehrerer Überwachungsmikrofone gleichzeitig zuhören, diese örtlich zuordnen und zueinander in Beziehung setzen kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für einen Überwachungsbereich, welcher ein Audiomodul, wie es soeben beschrieben wurde, beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. Bevorzugt weist das Überwachungssystem eine Mehrzahl von Überwachungskameras auf, welche zur Observierung des Überwachungsbereichs geeignet und/oder angeordnet sind. Alternativ hierzu weist das Überwachungssystem eine entsprechende Schnittstelle zur Aufnahme der Videodaten auf. Dadurch wird das Überwachungssystem zu einem Audio- Videoüberwachungssystem ergänzt.
Ein nächster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer künstlichen oder virtuellen Klangumgebung, zum Beispiel in einer Überwachungszentrale, welche einen Hörer virtuell in eine Abhörposition in einem Überwachungsbereich versetzt, wobei die künstliche oder virtuelle Klangumgebung auf Basis von einer Vorgabe der Abhörposition, einem Modell des Überwachungsbereichs und den Audioeingangssignalen von in dem Überwachungsbereich angeordneten Mikrofonen erfolgt. Bevorzugt wird das Verfahren unter Verwendung des zuvor beschriebenen Audiomoduls beziehungsweise des zuvor beschriebenen Überwachungssystems durchgeführt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung eines Überwachungssystems mit einem Audiomodul als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Überwachungssystems 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches zur akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs 2 ausgebildet und/oder angeordnet ist.
Der Überwachungsbereich 2 ist bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als zwei Räume ausgebildet, kann bei alternativen Ausführungsformen jedoch beliebig gestaltet sein und insbesondere mehrere Höhenebenen beziehungsweise Stockwerke aufweisen. In dem Überwachungsbereich 2 sind eine Mehrzahl von Überwachungsmikrofonen 3 räumlich verteilt angeordnet, vorzugsweise derart, dass deren akustischer Überwachungsbereiche überlappen oder zumindest abschnittsweise überlappen.
Das Überwachungssystem 1 weist ein Audiomodul 4 auf, welches über eine Audioeingangsschnittstelle 5 mit den Überwachungsmikrofonen 3 signaltechnisch verbunden ist. Des Weiteren zeigt das Audiomodul 4 eine Positionseingangsschnittstelle 6 zur Eingabe einer Abhörposition 7, deren Funktion nachfolgend noch erläutert wird, sowie eine Videoausgabeschnittstelle 8 und eine Audioausgabeschnittstelle 9.
Die Positionseingangsschnittstelle 6 ist signaltechnisch mit einer Mensch-Maschinen- Schnittstelle (MMI) 10 verbunden, welche beispielsweise als Computermaus, Joystick etc. ausgebildet ist. Die Videoausgabeschnittstelle 8 dient zur Übertragung eines Videosignals an eine Anzeigeeinrichtung 11, wie zum Beispiel einen Monitor. Die Audioausgangsschnittstelle 9 ist signaltechnisch mit einem Audioausgabegerät 12 verbunden, welches dazu ausgebildet ist, auf Basis der Audioausgangssignale, die von der Audioausgangsschnittstelle 9 an das Audioausgabegerät 12 übertragen werden,
Lautsprecher 13 anzusteuern. Insbesondere ist das Audioausgabegerät 12 als ein Raumklangsystem ausgebildet, welches die Lautsprecher 13 so ansteuert, dass ein Hörer 14 in eine Klangumgebung versetzt wird, wobei die ausgegebenen Audioinformationen, Orts- und/oder Richtungsinformationen, insbesondere 3D-Richtungsinformationen, enthalten.
Funktional betrachtet ist das Überwachungssystem 1 , insbesondere das Audiomodul 4, ausgelegt, so dass der Hörer 14 über das MMI 10 eine Abhörposition 7, zum Beispiel mithilfe der Anzeigeeinrichtung 11, innerhalb des Überwachungsbereichs 2 frei wählen kann. Aufgrund der Auswahl der Abhörposition 7 werden die Eingangsaudiosignale der
Mikrofone 3 von dem Audiomodul 4 derart verarbeitet, dass Audioausgangssignale an das Audioausgabegerät 12 ausgegeben werden, sodass über die Lautsprecher 13 eine virtuelle Klangumgebung erzeugt wird, die der realen Klangumgebung in dem Überwachungsbereich 2 an der Abhörposition 7 nachgebildet ist. Zur grafischen Illustration ist in dem Überwachungsbereich 2 an der Abhörposition 7 der Hörer 14 gestrichelt dargestellt.
Durch die Verwendung des Überwachungssystems 1 kann der Hörer 14 beispielsweise bestimmen, ob - ausgehend von seiner momentanen Abhörposition 7 - ein relevantes Audiosignal von einer möglichen Klangquelle 15a auf seiner rechten Seite oder von einer möglichen Klangquelle 15b auf seiner linken Seite im nächsten Raum stammt. Zur Visualisierung sind in der Figur 1 die Klangquellen 15 a, b in der durch die Lautsprecher 13 erzeugten, virtuellen Klangumgebung nochmals gestrichelt dargestellt, um deren virtuelle Klangquellenposition zu illustrieren. Zudem ist die Klangquelle 15b verkleinert dargestellt um graphisch zu unterstreichen, dass aufgrund des größeren Abstands zwischen der Abhörposition 7 und der Position der Klangquelle 15b und aufgrund der Abschattung durch den Türdurchgangsbereich diese gegenüber der Klangquelle 15a gedämpft wiedergegeben wird.
Für den Fall, dass der Hörer 14 feststellt, dass das Audiosignal von der Klangquelle 15b stammt, kann er sich virtuell mittels des MMI 10 in Richtung der Klangquelle 15b bewegen, um auf diese Weise zum einen die Klangquelle 15b besser zu lokalisieren und zum anderen die Audioqualität zu verbessern. Dieses Vorgehen ist mit einem gestrichelten Linienpfeil dargestellt.
Die Umsetzung der Funktionalität erfolgt dadurch, dass das Audiomodul 4 als Eingangsinformationen die Abhörposition 7 über die Positionseingangsschnittstelle 6 sowie die Audiosignale der Mikrofone 3 über die Audioeingangsschnittstelle 5 erhält. Ergänzend weist das Audiomodul 4 eine Datenbank 16 auf, in der ein Modell 17 des Überwachungsbereichs 2 sowie der in dem Überwachungsbereich 2 angeordneten
Mikrofone 3 abgelegt ist. In einer Verarbeitungseinheit 18 werden ausgehend von den bekannten Positionen der Mikrofone 3 und optional deren Aufnahmecharakteristik in der Verarbeitungseinheit 18 Klangquellen moduliert und mit den zugehörigen Audioeingangssignalen gefüttert. Die Verarbeitungseinheit 18 ist insbesondere dazu ausgebildet, signaltechnisch eine 3D-Klangumgebung zu generieren. In Abhängigkeit der
Abhörposition 7 wird die generierte Klangumgebung dann verschoben bzw. gedreht und über die Audioausgabeschnittstelle 9 an das Audioausgabegerät 12 ausgegeben, sodass dieses die virtuelle Klangumgebung über die Lautsprecher 13 für den Hörer 14 lagerichtig, der Auswahl der Abhörposition 7 entsprechend ausgibt.
Um die Audioqualität der ausgegebenen Klangumgebung weiter zu verbessern, umfasst die Datenbank 16 optional Informationen über Kollisionsobjekte in der Überwachungsumgebung 2. Derartige Kollisionsobjekte sind beispielsweise als Zwischenwände 19 oder große Störobjekte 20 ausgebildet. Bei der Modellierung der Klangquellen werden derartige Kollisionsobjekte 19, 20 berücksichtigt, so dass auch die
Abschwächungen, Verstärkungen oder Reflexionen der Klangwellen in dem Überwachungsbereich 2 realitätsnah wiedergegeben werden.
Das Überwachungssystem 1 bietet dem Hörer 14 somit den Vorteil, dass dieser sich virtuell an jede beliebige Position, insbesondere unabhängig von einer einzelnen Mikrofonposition oder einer einzelnen Kameraposition, begeben kann und dort ortsaufgelöst die reale Klangumgebung überprüfen kann.

Claims

Ansprüche:
1. Audiomodul (4) zur akustischen Überwachung eines Überwachungsbereichs (2), wobei in dem Überwachungsbereich (2) eine Mehrzahl von Mikrofonen (3) angeordnet ist,
mit einer Speichervorrichtung (16) zur Speicherung eines Modells (17) des Überwachungsbereichs und von Positionsinformationen der Mikrofone (3),
mit einer Audioeingangsschnittstelle (5) zur Eingabe von Audioeingangssignalen der Mikrofone (3),
mit einer Audioausgangsschnittstelle (9) zur Ausgabe eines Audioausgangssignals, welches zur Ansteuerung eines Audioausgabegeräts (12) für einen Hörer (14) ausgebildet ist,
gekennzeichnet durch
eine Positionseingangsschnittstelle (6) zur Eingabe einer Abhörposition in dem Überwachungsbereich (2) und durch eine Verarbeitungseinheit (18), welche ausgebildet ist, auf Basis der eingegebenen Abhörposition (7), des Modells (17) und der
Audioeingangssignale das Audioausgangssignal derart zu bestimmen, dass der Hörer (14) virtuell in die Abhörposition versetzt wird.
2. Audiomodul (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhörposition (7) eine Ortsposition und eine Richtungsposition umfasst.
3. Audiomodul (4) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhörposition (7) in dem Modell (17) und/oder in einem mikrofonversorgten Abschnitt des Modells (17) bzw. des Überwachungsbereichs (2) und/oder unabhängig von einer Mikrofonposition und/oder einer Kameraposition frei wählbar ist.
4. Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (17) als ein 2D- und/oder 3D-Modell ausgebildet ist.
5. Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (17) ein Schallkollisionsmodell umfasst, in welchem schalländernde, insbesondere schallabsorbierende, schallreflektierende, schallablenkende und/oder schallabschwächende Objekte (19, 20) erfasst sind.
6. Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet durch eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (10), welche mit der Positionseingangsschnittstelle (6) signaltechnisch verbunden ist und welche eine stufenlose Verschiebung der Abhörposition (7) in dem Modell (16) bzw. in dem Überwachungsbereich (2) ermöglicht.
7. Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Anzeigevorrichtung (11), wobei das Audiomodul (4) programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet ist, auf der Anzeigevorrichtung (11) das Modell (17) und die Abhörposition (7) darzustellen.
8. Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das als Stereo - und/oder Raumklangausgabegerät ausgebildete Audioausgabegerät (12).
9. Überwachungssystem (1) für einen Überwachungsbereich (2), gekennzeichnet durch ein Audiomodul (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Überwachungssystem (1) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Überwachungskameras, welche zur Observierung des Überwachungsbereichs (2) geeignet und/oder angeordnet sind.
11. Verfahren zur Erzeugung einer Klangumgebung z.B. in einer Überwachungszentrale, welche einen Hörer (14) virtuell in eine Abhörposition (7) in einem Überwachungsbereich (2) versetzt, wobei die Klangumgebung auf Basis von einer Vorgabe der Abhörposition (7), einem Modell (17) des Überwachungsbereichs und den Audioeingangsignalen von in dem Überwachungsbereich (2) angeordneten Mikrofonen (3) erfolgt.
12. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte des
Verfahrens nach Anspruch 11 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer und/oder einer Vorrichtung (1, 4) von jedem Beliebigen der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird.
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