WO2014191526A1 - Vorrichtung und verfahren zur raumselektiven audiowiedergabe - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur raumselektiven audiowiedergabe Download PDF

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WO2014191526A1
WO2014191526A1 PCT/EP2014/061188 EP2014061188W WO2014191526A1 WO 2014191526 A1 WO2014191526 A1 WO 2014191526A1 EP 2014061188 W EP2014061188 W EP 2014061188W WO 2014191526 A1 WO2014191526 A1 WO 2014191526A1
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audio
masking threshold
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PCT/EP2014/061188
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Andreas Franck
Christoph SLADECZEK
Thomas Sporer
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Definitions

  • the present invention relates to a space-selective audio reproduction, e.g. of different audio signals to different listeners or listener groups located in different locations of one play.
  • the reproduction of audio signals over several speakers, typically organized as an array, is a common practice.
  • an individual modification such as, the application of a delay and a change in the amplitude, generally also described with filtering
  • the shape of the sound field radiated by a loudspeaker can be purposefully influenced, such as e.g. for the purpose of deliberately sounding certain areas.
  • beamforming This technique also allows multiple audio signals to be played simultaneously with different directional characteristics by producing individual filtered speaker signals for all signals, which are summed up loudly before playback.
  • the object of the present invention is to provide such a concept.
  • the core idea of the present invention is to have recognized that a better separation of a first audio signal in a first area of a PA area of a plurality of loudspeakers can be achieved by the version of the first area resulting from the space-selective reproduction of the audio signals Calculating a masking threshold depending on the version of the audio signal to be separated from the one or more other audio signals in that area and depending on a comparison of the masking threshold with the version of the one or more other, ie interfering , Audio signals, the output of the audio signals for space-selective playback is influenced to the outputs of the plurality of speakers.
  • the calculation or estimation of the audio signals in this first area can also be illustrated as a simulation of the sound propagation in this first area and thus the element for its execution as a calculator or simulator.
  • the separation of the audio signals to the first area of the PA area already enabled by the room-selective reproduction can thus be improved by evaluating the masking threshold by calculating or simulating the versions of the audio signals resulting from the room-selective reproduction.
  • the influencing of the space-selective reproduction for avoiding or reducing the "violation" of the masking at the first area of the public address area can be carried out in different ways, such as by frequency-selective reduction of the respective disturbance. other audio signal in frequency ranges at which the respective simulated other audio signal exceeds the masking threshold.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a device for space-selective reproduction
  • Fig. 2 shows a sketch for illustrating possible measures of the adapter of Fig. 1;
  • Fig. 3 illustrates a sketch for illustrating an additional or alternative measure of the Fig. 1 adapter
  • Fig. 4 is a block diagram of a conventional space selective reproduction apparatus.
  • Fig. 5 shows a block diagram of an implementation variant of the embodiment of Fig. 1 with starting point.
  • the device 10 comprises an input 12 for at least a first audio signal 14T and a second audio signal 14 2 and an output 16 for a plurality of loudspeakers 18.
  • a beam forming processor 20 of the device 10 is connected between the input 12 on the one hand and the output 16 on the other hand and adapted to output the first and second audio signals 14i and 14 2 for space-selective reproduction via the output 16 to the loudspeaker 18.
  • the loudspeakers 18 are capable of sonicating a PA area 22, such as an area surrounded or directed by the loudspeakers at their intended speaker locations, or generally an area which is sonicated by at least one of the loudspeakers 18 ,
  • the sonication area may be a fictitious space relative to the configurations of fictitious speaker positions of the speakers 18, such as a virtual one PA area without reflective surfaces, or around a real PA area, which reflection effects, such as on walls or the like, may have.
  • Space-selective reproduction of the audio signals 14 and 14 2 on the loudspeakers 18 is intended to mean that the audio signals are not simply output to the loudspeakers 18 in the form of identical copies in superimposed form, but that, as described in the description of the present application, by means of, for example, speaker-specific delays and / or amplitude modifications, or generally filtered by means of a loudspeaker-individual filtering, via the loudspeakers 18 and indeed differently for the loudspeakers and 14 2 so that there is at least a first area 24 of the PA area which is less or not irradiated by the second audio signal 14 2 compared to the first audio signal 14 1 .
  • the first audio signal 14 ! sonicates this area 26 less or not at all compared to the second audio signal 14 2 due to the space-selective reproduction via the speakers 18.
  • the juxtaposition of more than two superimposed reproduced audio signals is possible. Under optimal conditions, it could be that the separation of the first audio signal 14-t on the first area 24 from the other audio signal 14 2 goes so far that a listener in this area 24 does not hear the other audio signal 14 2 .
  • room selectivity over the reproduction by the loudspeakers is limited, which may arise from reflections that occur in reality or simply from a limited overall extension of the distribution of the positions of the loudspeakers.
  • the other elements included in the device 10 are to improve "room selectivity in this sense. The details will be discussed below.
  • the audio signals 14- and 14 2 can be present at the input 12 in any form, such as analog or digital, in separate or in m / s-coded form or in a parameterized downmix-comprising form
  • any form such as analog or digital
  • Loudspeaker individual loudspeaker signals for the loudspeakers 18 can be output via the output 16 separately, in analogue or digital form, compressed or uncompressed, already reinforced, merely pre-reinforced or unamplified
  • the loudspeaker signals it would be possible for the loudspeaker signals to be output in compressed form in a downmix together with spatial cues parameters, such as in MPEG surround or SAOC encoded form.
  • the beamforming processor 20 initially processes the incoming audio signals 14 and 14 2 completely separate from each other to produce a set of loudspeaker signals for the loudspeakers 18 to each of them so that each loudspeaker signal for the respective audio signal has a particular loudspeaker position for the respective loudspeaker position individual speaker, such as delay and / or amplitude modification has experienced. Only at the end, for example, the thus obtained from the individual speaker signals loudspeaker signal sets per channel or speakers are superimposed with each other. This is also illustrated once more in the following figures.
  • the term "space selectivity" is intended to be natural also broad enough to refer to merely "angle selectivity" in the sense that the audio signal individual processing within the beamforming processor 20 results in the audio signals 14 ! and 14 2 are emitted in different solid angle ranges as viewed from the loudspeakers 18.
  • Such an angular selectivity can be interpreted as influencing the radiation in the far field of the loudspeaker setup.
  • a small distance to the speaker setup in relation to the size of the speaker setup, ie in the geometric near field
  • beamforming processor 20 may be fixed or optimized for space selective playback.
  • the spatial selectivity of the reproduction of the beamforming processor 20 may be constant. It may be optimized in advance to the area 24 or the areas 24 and 26, ie to the effect that in the area 24 only the first audio signal 14, and, if provided, in the area 26 only the second audio signal 14 2 from a listener in the respective Area is audible.
  • the optimization then defines the aforementioned delays, amplitude modifications and / or filters, such as FIR filters, for the individual channels or speakers 18, and the beamforming processor 20 may be hard-wired, for example, or fixed in software or programmable Hardware implemented to accomplish the space-selective playback via the output 16 to the speakers 18.
  • the beamforming processor is also adjustable in terms of speaker-individual processing (delay, amplitude modulation or filtering) for one or more of the audio signals 1 1, 14 2 .
  • the beamforming processor 20 can be adjusted or influenced at the output 16 with regard to its space-selective reproduction of the audio signals 14, 14 2 , as will be described in more detail below.
  • this setting can also be achieved by audio-signal-specific, frequency-selective modification / influencing of individual or all audio signals that acts on all loudspeakers / channels, as will also be described below. It is the aforementioned controllability of the beamforming processor 20 that uses the components of the device 10 described below to enhance the separation of the first audio signal 14 in the region 24 from the other audio signal 14 2 .
  • the device 10 comprises, in addition to the components described so far, a calculator 28, a masking threshold calculator 30 and an adjuster 32.
  • the calculator 28 is also connected to the input 12 and is designed to use a propagation model for the audio signals 14 and 14 2, respectively to calculate the version of the respective audio signal 14 ⁇ or 14 2 resulting from the room-selective reproduction in the first area 24, ie the version 34, the audio signal 14- reproduced at the location 24, as well as the version 34 2 of the audio signal 14 reproduced at the location 24 2 .
  • the masking threshold calculator 30 receives the socket 34, and is configured to calculate a masking threshold 36 as a function thereof, and the adapter 32 receives the socket 34 2 of the other audio signal and optionally also the socket 34, the first audio signal 14, and is optionally designed to, depending on a comparison of the masking threshold 36 with the socket of the second audio signal 34 2, influence the output of the first and second audio signals for space-selective reproduction via the output 16 to the loudspeakers 18 by suitably controlling the beamforming processor 20, such as it is indicated by an arrow 38.
  • an output of the adder 32 is connected to a control input of the beamforming processor 20.
  • Calculators 28, masking threshold calculators 30, and fitters 32 may each be implemented in software, programmable hardware, or in hardware.
  • the calculator 28 may use propagation models that are also for optimization the internal, channel / speaker-individual processing of the audio signals 14 1 t 14 2 within the beamforming processor 20 could have been used.
  • the calculator 28 calculates or estimates, for example, as will be described in more detail below, the location 24 by the first audio signal 14 ! and the second audio signal 14 2 generated sound events. For example, it may take account of the channel / loudspeaker-individual processing of the audio signals 14 ⁇ 14 2 within the beamforming processor 20 and the positions of the loudspeakers 18 and optionally further parameters such as emission characteristics and / or orientation of the loudspeakers 18.
  • the calculator 28 calculates the sound events, for example, measured or represented in sound pressure, amplitude or the like, and possibly frequency-dependent, ie for different frequencies.
  • the calculator 28 may perform the simulation in a constant / fixed manner.
  • the consideration of the adaptation to the channel / loudspeaker individual processing of the processor 20 is then based on the suitable design of the propagation model, which the calculator 28 uses to calculate the sockets 34T, 34 2 .
  • the propagation model can thus also take into account the parameters just mentioned.
  • the versions 34 and 34 2 can be output by the calculator 28 again in any form, ie analog or digital, compressed or uncompressed, in the time domain or in the frequency domain or the like.
  • the masking threshold calculator 30 calculates a masking threshold depending on the version 34 ⁇ ie the audible version of the audio signal 14 ⁇ at the location 24. As indicated by a dashed arrow 40, the masking threshold calculator in addition to the version 34 ! also use a background audio signal (eg, noise or driving noise) for masking threshold calculation.
  • a background audio signal eg, noise or driving noise
  • the calculation takes into account temporal and / or spectral auditory masking effects.
  • the calculated masking threshold thus indicates, depending on the frequency, how much the socket 34i of the audio signal 14-i at the location 24 is able to make other audio signals inaudible to a listener at the location 24 by covering the latter.
  • the masking threshold calculator 30 may be configured to calculate the masking threshold at a frequency resolution that becomes increasingly coarse as the frequency increases, ie, as the frequency bands increase in frequency as the frequency increases, such as in a Bark frequency resolution.
  • the adjuster 32 compares the masking threshold 36 with the socket 34 2 of the second audio signal 14 2 and thus determines, for example, whether the second audio signal 14 2 is audible to a person at the location 24, ie if the second audio signal at any frequency is the masking threshold exceeds. If so, the adjuster 32 takes countermeasures and appropriately controls the beamforming processor 20. Several examples of such controls have been previously indicated. Referring to the following figures, this is illustrated once again.
  • Fig. 2 shows, for example, in a diagram plotted on the frequency f, the masking threshold 36, the socket 34 ⁇ and the socket 34 2 in a virtual, the hearing-force-measuring scale.
  • a frequency range 42 in which currently the interfering audio signal 14 2 or the version 34 2 resulting at the location 24 according to the simulation exceeds the masking threshold 36, is illustrated by way of example.
  • a possible countermeasure would be that the adjuster 32 controls the beamforming processor 20 in such a way that the second audio signal 34 2 is reduced in this frequency range 42, as indicated by an arrow 44. Additionally or alternatively, the adjuster 32 could control the beamforming processor 20 in such a way that the first audio signal 14 !
  • the beamforming processor 20 executes, for example, the gain 46 and / or reduction 44 in advance on the respective incoming audio signal 14i or 14 2 and only then the channel / speaker individual processing of the same preprocessed. Audio signals for room-selective playback.
  • the adjuster 32 may be formed to vary the beam shaping itself depending on the aforementioned comparison with the masking threshold 36. To illustrate this, reference is made to FIG. 3.
  • beamforming processor 20 may have a plurality of channel / speaker options or modes of individual beamforming processing of audio signals 14 ⁇ and 14 2 , which are exemplarily indicated at 48 1 -48 N by different modes.
  • the beam-forming processing according to 48 t - could be, for example, an optimal processing for space-selective reproduction, that is, optionally in place and frequency to a best suppression of the audio signal 14 2 and 34 2 at the location 24 lead.
  • the other modes 24 2 - 48 N may possibly lead to similarly good separations or even to equally good or even optimal according to other or differently weighted criteria.
  • All modes 48i - 48N may comprise, for example, differences in the quality of the suppression for different frequency ranges and in this case could, for example, the adjuster 32 depending on the comparison with the masking threshold 36 and a layer of an interval 42, is present in which a violation of the masking threshold 36
  • an arrow 50 should indicate, for example, the selection of a currently selected 48 t -48 N mode and a double arrow 52 should indicate the change in the beamforming processor 20 with a loudspeaker / channel individual fading between one with the last one and the one in the beamforming processor 20 em associated with the new mode received loudspeaker signal.
  • the device 10 of FIG. 1 is thus able to improve the suppression of another audio signal 14 2 at a location 24 of the PA area of the loudspeaker setup 18 with respect to a constant, optimized beamforming separation.
  • Various measures are possible in order to avoid a possible deterioration of the audio quality of the first and / or the second audio signal at the location 24 and / or location 26 by the masking threshold-controlled modification.
  • the extent of gain 46 and / or reduction 44 can be limited both in terms of its absolute value, ie the strength of the gain 46 and / or magnitude of the reduction 44, but also the change of this severity in time and / or frequency. In the case of using the possibility according to FIG.
  • fading could be used to change from one mode to the other mode.
  • a delay may also be provided to make processing delay adjustment to the processing delay caused by the series of computational processing 28, masking threshold calculator 30 and adjuster 32.
  • Such additional delay in the beamforming processor 20 path from processing in the path along the calculator 28, masking threshold calculator 30, and aligner 32 could also be used to eliminate the aforementioned fading transitions between different beamforming modes 48 ! - 48 N easier.
  • audio signals 14i and 14 2 can be provided. This is indicated by a dashed arrow 54 in FIG. 1.
  • Additional audio signals 54 would be treated, for example, as the audio signal 14 2 , ie as audio signals whose reproduction at location 24 should be inaudible to a listener at this location 24.
  • the above exemplary embodiment makes it possible to improve the perceived quality of a spatial-related reproduction by incorporating psychoacoustic effects. It exploits the fact that an audio Signal can prevent the audibility of components of another, quieter signal. This effect is called masking. For example, this plays a central role in lossy audio coding.
  • masking In psychoacoustics, a distinction is made between masking in the time domain and in the frequency domain. During masking in the time domain, a loud signal, the so-called masker, masks other components that appear shortly after or within narrow limits before this sound event. In the frequency domain masking, a component of a particular frequency masks other components of similar frequency and amplitude.
  • the threshold to which masking occurs depends on the frequency and absolute level of the marker and the distance between the frequencies of the masker and other signal.
  • the masking thresholds and thus the decision as to whether a signal component is masked can be determined by psychoacoustic models. Such psychoacoustic models may be used by masking threshold calculator 30.
  • FIG. Fig. 4 shows how two audio signals S ⁇ t) and S 2 (t) via two beamforming filter sets 6O 1 and 60 2 , a summation stage 62 and a speaker array of speakers 18 are processed so that these signals in the areas Zi and Z 2 , ie the audio signal S t) mainly in the area Z, and the audio signal S 2 (t) primarily in the area Z 2 .
  • the components 60 ⁇ 60 2 and 62 form a simple beamforming processor 64 which, for example, operates constantly and is optimized to perform the aforementioned separation.
  • the beamformer 60i subjects the incoming audio signal Si (t) to beamforming to generate a set of loudspeaker signals for that signal and does the same as the beamformer 60 2 for the second audio signal S 2 (t).
  • Both beamformers 60 1i 2 output their loudspeaker signal sets to the summer 62, which individually adds the same loudspeaker signals to the channel / loudspeaker and feeds them to the loudspeakers 18.
  • FIG. 5 now shows how the setup of FIG. 4 according to the embodiment of FIG. 1 can be improved.
  • the apparatus of Fig. 5 is indicated at 10 and otherwise the reference numerals of Fig. 1 have been adopted to indicate corresponding parts to each other in Fig. 1.
  • the beamforming processor 20 of FIG. 5 is modified from the starting point of FIG. 4 by way of example only by inserting a level adjuster 66 into the signal path of the interfering audio signal S 2 , here exemplarily on the input side of the beamformer 60 2 , although one for all channels / loudspeakers 18 equal level adjustment by level adjuster 66 would also be possible.
  • the level adjuster 66 is controlled by the adjuster 32 to perform the reduction 44 illustrated above with reference to FIG. FIG. 5 also shows that it is possible to carry out the signal separation of other audio signals carried out in FIG.
  • the calculator 28 simulates the respective audible version for both audio signals 60 S- and S 2 at both locations, namely locations Z1 and Z2. Therefore, in Fig. 5, a propagation model user 68! which applies the corresponding propagation models to the audio signal Si, and a propagation model user 68 2 who undertakes the same for the audio signal S 2 .
  • the masking threshold calculator 30 For the respective version, for which the respective audio signal is provided in the respective location, ie the audible version of the audio signal S 2 at the location Z 2 and the audible version of the signal Si at the location, the masking threshold calculator 30 performs a masking threshold calculation in each case and outputs the result. ie the respective masking threshold for the location Zt and Z 2 , ie the masking by the signal Si at the location Z-, or the masking by the audio signal S 2 at the location Z 2 , to the control data adaptation or the adjuster 32 further, which in addition retains the respective disturbing listening versions, ie the audible version of the signal S 2 at the location Z and the audible version of the signal Si at the location Z 2 .
  • the masking thresholds of the audibility of the signal S 2 in zone Zi are determined.
  • the signals resulting from the signals Si (t) and S 2 (t) in the zone Zi are determined, such as the magnitudes in the frequency domain.
  • a propagation model is calculated or used, which includes the transfer function of the loudspeaker array of loudspeakers 18.
  • the signals are referred to as Si (t, Z,) and S 2 (t, Zi).
  • the masking thresholds for the audibility of the signal S 2 (t, Z,) are determined using the masker S, (t, Zi).
  • Thresholds are determined in a component change values for the magnitudes of the audio signal S t (t) (for certain frequency ranges).
  • other psychoacoustically motivated parameters can be included, such as maximally permitted changes of the signal Si (t) in order to limit the effects of the adjustments by the adjuster 32 on the reproduction of Si (t) in Z 1 .
  • the temporal course of the magnitude change is limited in order to avoid sudden, potentially disturbing changes.
  • the parameters of this timing can also be determined by psychoacoustic parameters.
  • the adjuster 32 Since the adjuster 32 knows the result of all comparisons, ie, the result of the comparison of the masking threshold in Z 2 with Si at location Z 2 and the result of the comparison of the masking threshold in Zi with S 2 at location ZL, the adjuster is able to derive therefrom For all places or areas Z 1 2 a reduction in the influence of the respective disturbing signal, ie S 2 in Z ⁇ and S ! in Z 2 , to calculate the desired signal, ie S 2 in Z 2 and Si in Z. It may be that the adjuster 32 has to compromise on this, since the disturbances in the individual areas require measures that mean a deterioration in the other area or in the other areas. This trade-off could be influenced by having the matcher 32 prioritize the ranges and associated desired signals so that the negative impact of higher priority signals at their respective destination is realized by other higher priority signals than lower priority signals.
  • the number of audio signals may also be higher.
  • the signal flow of the concept or algorithm is thus represented in FIG. 5 in such a way that from the signals Si (t) and S 2 (t) by means of an acoustic propagation model the acoustical propagation model table event, such as the sound pressure, the magnitude, etc., in the zone Z «is determined.
  • This propagation model is usually a function of frequency and produces a discrete set of values, each associated with a frequency.
  • the transfer function of the beam former 60 ! to a point, such as the center of zone Z- used as a propagation model.
  • other models such as.
  • a weighted average of the magnitude transfer function to a dot grid may be used.
  • the kernel characteristic of the Propagation Model is that it translates an input signal S ( (t) to a measure which is the strength of the sound incidence originating from that signal in zone describes, for each of the considered frequency bands.
  • the division of the audio frequency range into frequency bands can be done differently, but useful are psycho-acoustic properties oriented divisions, such as Constant-Q or Bark scale.
  • the output values of the psychoacoustic model may be output at a lower frequency than the audio sample rate. This can be done, for example, by sub-sampling or by moving averaging with, for example, decimation.
  • 5 are still raw control data which describe a desired level change in the individual frequency bands. These data are also defined over a grid of frequency bands and are usually present at a lower than the audio sampling rate. The raw control data is reworked in the matcher. In this module optional upper and lower limits for the level change of individual frequency ranges can be specified. On the other hand, the timing of the changes can be adjusted, such as by delaying and smoothing the level changes.
  • the matched control signals of the adaptor are used in the level adjuster to frequency-level level the signal Si (t) before filtering with the loudspeaker-specific beamforming filters in the beamformer 60 2 .
  • the level adjuster 66 thus acts as a multi-band equalizer.
  • a function similar to a multiband compressor, or more generally multiband dynamics control, is achieved in conjunction with the timing of the adaptor, but unlike normal use, these units here use a different signal to control the gain values.
  • the signal S 2 (t) may also be adaptively changed to reduce the interference from S 2 (t) to the zone Z ⁇ . This is also possible to reduce the crosstalk simultaneously.
  • this possibility exists independently of the details of FIG. 5 more generally also for the example of FIG. 1.
  • a reference signal 40 for background noise such as general background noise level, interior noise in automotive applications or the like, can be used in addition.
  • This signal 40 can be used as an additional input to the masking threshold calculation, as described above.
  • the reference signal 40 is preferably a measured or sensible estimated value for the background noise signal in the "sound zones" 24 or 26 or Zi in Z 2 .
  • the above exemplary embodiments thus describe a concept for space-selective reproduction with loudspeaker arrays by psychoacoustic environmental effects or the spatial reproduction of audio signals via a plurality of loudspeakers, which can be arranged, for example, as an array.
  • loudspeakers which can be arranged, for example, as an array.
  • this has been accomplished by a combination of beamforming algorithms with a psychoacoustic model that modifies the audio signals to reduce the audibility of the interfering signals through psychoacoustic masking by the wanted signal.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a Hardware apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. For some Embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for performing any of the methods described herein.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Abstract

Eine sauberere Trennung eines ersten Audiosignals ein einem ersten Bereich eines Beschallungsgebietes einer Mehrzahl von Lautsprechern wird erzielt, indem ein Berechner die sich durch die raumselektive Wiedergabe der Audiosignale an diesem ersten Bereich ergebende Fassung der Audiosignale berechnet, eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung desjenigen Audiosignals berechnet wird, das von dem einen oder den mehreren anderen Audiosignalen an diesem Bereich zu trennen ist, und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle mit der Fassung des einen oder der mehreren anderen, d.h. störenden, Audiosignale die Ausgabe der Audiosignale zur raumselektiven Wiedergabe an die Ausgänge der Mehrzahl von Lautsprechern beeinflusst wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur raumselektiven Audiowiedergabe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine raumselektive Audiowiedergabe, z.B. von unterschiedlichen Audiosignalen an unterschiedliche Hörer oder Hörergruppen, welche sich in unterschiedlichen Orten eines befinden, wiederzugeben.
Die Wiedergabe von Audiosignalen über mehrere, typischerweise als Array organisierte Lautsprecher ist ein übliches Verfahren. Durch eine Replikation des Signals und die Gewinnung der Lautsprechersignale durch eine individuelle Modifikation, wie z.B. das Auferlegen einer Verzögerung und einer Änderung der Amplitude, allgemein auch mit Filterung beschreibbar, kann die Form des mit einem Lautsprecher abgestrahlten Schallfeldes zielgerichtet beeinflusst werden, wie z.B. zum Zwecke, bestimmte Bereiche gezielt zu beschallen. Diese Techniken werden im Folgenden als Beamforming bezeichnet. Mit dieser Technik können auch mehrere Audiosignale gleichzeitig mit verschiedenen Richtcharakteristiken wiedergegeben werden, indem für alle Signale individuelle gefilterte Lautspre- chersignale erzeugt werden, die vor der Wiedergabe lautsprecherweise summiert werden. Dadurch kann eine raumselektive Wiedergabe erzielt werden, in der mehrere Bereiche, sogenannte„sound zones", mit unterschiedlichen Signalen beschallt werden, wobei die gegenseitige Beeinflussung der Schallwiedergabe untereinander oder zu anderen Zonen, sogenannten„quiet zones", in denen möglichst Stille herrschen soll, minimiert wird.
Es existieren eine Vielzahl von Algorithmen zur Bestimmung von Beamforming-Filtern. Neben solchen, die nur Amplitudengewichte und/oder Verzögerungen anwenden, gibt es auch Verfahren auf Basis einer frequenzabhängigen Filterung. Diese basieren oftmals auf Optimierungstechniken und ermöglichen die flexible Vorgabe eines gewünschten Ab- Strahlverhaltens, wie z.B. eine wählbare Abstrahlrichtung oder die Unterdrückung der Ab- strahlung in definierbaren Bereichen, entsprechend den oben genannten„quiet zones".
Ungeachtet solcher Beamforming-Algorithmen ist die Wirksamkeit der raumselektiven Beschallung, insbesondere der Unterdrückung der hörbaren Interferenz zwischen Schall- zonen, oftmals begrenzt und erlaubt keine akzeptable Qualität. Die Hauptgründe dafür sind die Limitationen der Lautsprecher-Arrays, ein gewünschtes Richtverhalten über den genutzten Frequenzbereich zu erzielen, der Einfluss des Wiedergaberaumes sowie Fehler, die aus einer begrenzten Robustheit der Beamforming-Filter gegenüber Abweichungen der Lautsprecher, der Signalamplituden, etc. entstehen. Damit sind die Möglichkeiten für eine raumselektive Wiedergabe über physikalische und signalverarbeitungstechnische Maßnahmen begrenzt.
Wünschenswert wäre es, ein Konzept zur raumselektiven Audiowiedergabe an der Hand zu haben, das es ermöglicht, an einem bestimmten Bereich eines Beschallungsgebietes eine sauberere Trennung eines für diesen Bereich vorgesehenen Audiosignals von einem oder mehreren anderen überlagert wiedergegebenen Audiosignalen erzielen zu können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches Konzept zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der anhängigen unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass eine bessere Trennung eines ersten Audiosignals in einem ersten Bereich eines Beschallungsgebietes einer Mehrzahl von Lautsprechern dadurch erzielt werden kann, dass die sich durch die raumselektive Wiedergabe der Audiosignale an diesem ersten Bereich ergebende Fassung der Audiosignale berechnet wird, eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung desjenigen Audiosignals berechnet wird, das von dem einen oder den mehreren anderen Audiosignalen an diesem Bereich zu trennen ist, und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle mit der Fassung des einen oder der mehreren anderen, d.h. störenden, Audiosignale die Ausgabe der Audiosignale zur raumselektiven Wiedergabe an die Ausgänge der Mehrzahl von Lautsprechern beeinflusst wird. Die Berechnung oder Schätzung der Audiosignale in diesem erstem Bereich kann auch als Simulation der Schallausbreitung in diesen ersten Bereich veranschaulicht werden und das Element zu dessen Ausführung demzufolge Berechner oder Simulator. Die durch die raumselektive Wiedergabe bereits ermöglichte Trennung der Audiosignale an den ersten Bereich des Beschallungsgebietes kann also unter Auswertung der Maskierungsschwelle verbessert werden, indem die sich durch die raumselektive Wiedergabe ergebenden Fassungen der Audiosignale berechnet bzw. simuliert werden. Die Beeinflussung der raumselektiven Wiedergabe zur Vermeidung bzw. einer Verringerung der„Verletzung" der Mas- kierungsschweile am ersten Bereich des Beschallungsgebietes kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden, wie z.B. durch frequenzselektive Reduktion des jeweils stö- renden anderen Audiosignals in Frequenzbereichen, an denen das jeweilige simulierte andere Audiosignai die Maskierungsschwelle überschreitet. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, das eigentlich interessierende Audiosignal an entsprechenden Frequenzbereichen zu verstärken. Zusätzlich oder alternativ wäre es auch denkbar, eine Strahlfor- mung des eigentlich interessierenden (ersten) Audiosignals, des störenden (zweiten) Audiosignals oder beider Audiosignale, abhängig von dem Vergleich mit der Maskierungsschwelle zu variieren.
Voreilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Bevor- zugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die Zeichnungen, näher erläutert, unter welchen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe zeigt;
Fig. 2 eine Skizze zur Veranschaulichung möglicher Maßnahmen des Anpassers aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine Skizze zur Veranschaulichung einer zusätzlichen oder alternativen Maßnahme des Anpassers von Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe zeigt; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Implementierungsvariante des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 mit Ausgangspunkt zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur raumselektiven Audiowiedergabe gemäß einem Ausführungsbeispiel. Sie ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10 angezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Eingang 12 für zumindest ein erstes Audiosignal 14T und ein zweites Audiosignal 142 sowie einen Ausgang 16 für eine Mehrzahl von Lautsprechern 18. Ein Strahl- formungsverarbeiter 20 der Vorrichtung 10 ist zwischen den Eingang 12 einerseits und den Ausgang 16 andererseits geschaltet und ausgebildet, um das erste und zweite Audiosignal 14i und 142 zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Laut- Sprecher 18 auszugeben. Die Lautsprecher 18 sind in der Lage, ein Beschallungsgebiet 22 zu beschallen, wie z.B. ein Gebiet, das von den Lautsprechern an ihren vorgesehenen Lautsprecherorten umgeben wird, oder auf das sie gerichtet sind oder allgemein ein Gebiet, das zumindest von einem der Lautsprecher 18 beschallt wird. Bei dem Beschallungsgebiet kann es sich um einen fiktiven Raum relativ zu der Konfigurationen von fikti- ven bzw. Soll-Lautsprecherpositionen der Lautsprecher 18 handeln, wie z.B. ein virtuelles Beschallungsgebiet ohne reflektierende Oberflächen, oder um ein reales Beschallungsgebiet, welches Reflexionseffekte, wie z.B. an Wänden o.dgl., aufweisen kann.
„Raumselektive" Wiedergabe der Audiosignale 14 und 142 an den Lautsprechern 18 soll bedeuten, dass die Audiosignale nicht einfach in Form einander identischer Kopien in überlagerter Form an die Lautsprecher 18 ausgegeben werden, sondern dass sie, wie in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung beschrieben, mittels beispielsweise lautsprecherindividuellen Verzögerungen und/oder Amplitudenmodifikationen oder allgemein mittels einer Lautsprecher-individuellen Filterung gefiltert über die Lautsprecher 18 ausgegeben werden und zwar unterschiedlich für die
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und 142, so dass es zumindest einen ersten Bereich 24 des Beschallungsgebietes gibt, der von dem zweiten Audiosignal 142 verglichen mit dem ersten Audiosignal 141 weniger oder überhaupt nicht beschallt wird. Es kann auch einen zweiten Bereich 26 geben, in dem es sich umgekehrt verhält, d.h. das erste Audiosignal 14! beschallt diesen Bereich 26 verglichen zu dem zweiten Audiosignal 142 aufgrund der raumselektiven Wiedergabe über die Lautsprecher 18 weniger oder überhaupt nicht. Nachher wird noch darauf hingewiesen, dass auch das Nebeneinander von mehr als zwei überlagert wiedergegebenen Audiosignalen möglich ist. Unter optimalen Voraussetzungen könnte es sein, dass die Trennung des ersten Audiosignals 14-t am ersten Bereich 24 von dem anderen Audiosignal 142 so weit geht, dass ein Hörer in diesem Bereich 24 das andere Audiosignal 142 nicht hört. Leider aber sind der Raumselektivität über die Wiedergabe durch die Lautsprecher 18 Grenzen gesetzt, die von real vorkommenden Reflexionen oder einfach von einer begrenzten Gesamtausdeh- nung der Verteilung der Positionen der Lautsprecher 18 herrühren kann. Die weiteren Elemente, die in der Vorrichtung 10 enthalten sind, sind dazu da, die„Raumselektivitäf in diesem Sinne zu verbessern. Die Details hierzu werden im Folgenden noch erörtert.
Zuvor jedoch sei noch kurz erwähnt, dass die Audiosignale 14-, und 142 am Eingang 12 in jedweder Form anliegen können, wie z.B. analog oder digital, in getrennter oder in m/s- kodierter Form oder in einer einen parametrisierten Down mix umfassenden Form, unkomprimiert oder komprimiert, im Zeitbereich oder im Frequenzbereich usw. Ähnlich verhält es sich mit den Lautsprechersignalen für die Lautsprecher 18 am Ausgang 16. Lautsprecherindividuelle Lautsprechersignale für die Lautsprecher 18 können über den Aus- gang 16 getrennt voneinander ausgegeben werden, in analoger oder digitaler, komprimierter oder unkomprimierter, bereits verstärkter, lediglich vorverstärkter oder unverstärk- ter Form usw. Ähnlich wäre es möglich, dass die Lautsprechersignale in komprimierter Form in einem Down mix, zusammen mit räumlichem Hinweisreiz- (spatial cues) Parametern, ausgegeben werden, wie z.B. in MPEG-Surround- oder SAOC-kodierter Form. Der Strahlformungverarbeiter 20 verarbeitet die ankommenden Audiosignale 14 und 142 bei- spielsweise zunächst völlig getrennt voneinander, um zu jedem derselben einen Satz von Lautsprechersignalen für die Lautsprecher 18 so zu erzeugen, dass jedes Lautsprechersignal für das jeweilige Audiosignal eine bestimmte, für die jeweilige Lautsprecherposition des jeweiligen Lautsprechers individuelle Filterung, wie z.B. Verzögerung und/oder Amplitudenmodifikation, erfahren hat. Erst am Ende werden beispielsweise die so aus den einzelnen Lautsprechersignalen gewonnenen Lautsprechersignalsätze pro Kanal bzw. Lautsprecher miteinander überlagert. In den folgenden Figuren wird dies auch noch einmal veranschaulicht.
Obwohl der Bereich 24 und der optionale Bereich 26 in Fig. 1 exemplarisch kreisförmig veranschaulicht sind, d.h. als zweidimensionale Bereiche, die sowohl in einer durch die Lautsprecher 18 verlaufenden Richtung als auch in einer Richtung transversal dazu begrenzt sind, soll der Ausdruck„Raumselektivität" natürlich auch breit genug verstanden sein, um lediglich eine„Winkelselektivität" zu bezeichnen, in dem Sinne, dass die Audiosignal-individuelle Verarbeitung innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 dazu führt, dass die Audiosignale 14! und 142 in unterschiedliche Raumwinkelbereiche von den Lautsprechern 18 aus gesehen abgestrahlt werden Eine solche Winkelselektivität kann als Beeinflussung der Abstrahlung im Fernfeld des Lautsprechersetups interpretiert werden. In einem geringem Abstand zum Lautsprecher-Setup (in Relation zur Größe des Lautsprecher-Setups, d.h. im geometrischen Nahfeld) ist auch eine gezielte Modifikation der Abstrahlung in einem zweidimensionalen Gebiet denkbar.
Wie es im Folgenden noch näher erörtert werden wird, kann der Strahlformungsverarbei- ter 20 fest auf die raumselektive Wiedergabe eingestellt bzw. optimiert sein. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die Raumselektivität der Wiedergabe des Strahlformungsver- arbeiters 20 konstant sein. Sie kann vorab auf den Bereich 24 oder die Bereiche 24 und 26 hin optimiert sein, d.h. dahingehend, dass im Bereich 24 lediglich das erste Audiosignal 14, und, falls vorgesehen, im Bereich 26 lediglich das zweite Audiosignal 142 von einem Hörer in dem jeweiligen Bereich hörbar ist. Die Optimierung definiert dann die vorerwähnten Verzögerungen, Amplitudenmodifikationen und/oder Filter, wie z.B. FIR-Filter, für die einzelnen Kanäle bzw. Lautsprecher 18 und der Strahlformungsverarbeiter 20 kann beispielsweise hart verdrahtet sein, oder aber fest in Software oder programmierbarer Hardware implementiert sein, um die raumselektive Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Lautsprecher 18 zu bewerkstelligen. Allerdings ist es ebenso alternativ möglich, dass der Strahlformungsverarbeiter auch hinsichtlich der Lautsprecher-individuellen Verarbeitungen (Verzögerung, Amplitudenmodulation oder Filterung) für eines oder mehrere der Audiosignaie 1 ,, 142 einstellbar ist. Allgemein ausgedrückt, ist der Strahlformungsverarbeiter 20 hinsichtlich seiner raumselektiven Wiedergabe der Audiosignale 14,, 142 am Ausgang 16 einstell- bzw. beeinflussbar, wie es im Folgenden noch näher beschrieben wird. Zusätzlich oder alternativ lässt sich diese Einstellung auch durch Audiosignalindividuelle, aber auf alle Lautsprecher/Kanal gleich wirkende, frequenzselektive Modifika- tion/Beeinflussung einzelner oder aller Audiosignale erzielen, wie es ebenfalls im Folgenden noch beschrieben wird. Es ist eben jene erwähnte Beeinfluss- bzw. Einstellbarkeit des Strahlformungsverarbeiters 20, die die im Folgenden beschriebenen Komponenten der Vorrichtung 10 verwenden, um die Trennung des ersten Audiosignals 14, in dem Bereich 24 von dem anderen Audiosignal 142 zu verbessern.
Die Vorrichtung 10 umfasst zusätzlich zu den bisher beschriebenen Komponenten einen Berechner 28, einen Maskierungsschwellenberechner 30 und einen Anpasser 32. Der Berechner 28 ist ebenfalls mit dem Eingang 12 verbunden und ist ausgebildet, um mittels eines Ausbreitungsmodells für die Audiosignale 14, und 142 jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem ersten Bereich 24 ergebende Fassung des jeweiligen Audiosignals 14Ί bzw. 142 zu berechnen, d.h. die am Ort 24 wiedergegebene Fassung 34, des Audiosignals 14-, und ebenso die am Ort 24 wiedergegebene Fassung 342 des Audiosignals 142. Der Maskierungsschwellenberechner 30 erhält die Fassung 34, und ist ausgebildet, um abhängig davon eine Maskierungsschwelle 36 zu berechnen, und der An- passer 32 erhält die Fassung 342 des anderen Audiosignals und optional gegebenenfalls noch die Fassung 34, des ersten Audiosignals 14, und ist ausgebildet, um abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle 36 mit der Fassung des zweiten Audiosignals 342 die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang 16 an die Lautsprecher 18 zu beeinflussen, indem der Anpasser 32 den Strahlformungsverarbeiter 20 geeignet steuert, wie es durch einen Pfeil 38 angedeutet ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist ein Ausgang des Anpassers 32 mit einem Steuereingang des Strahlformungsverarbeiters 20 verbunden.
Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 können jeweils in Software, programmierbarer Hardware oder in Hardware implementiert sein. Der Berechner 28 kann beispielsweise Ausbreitungsmodelle verwenden, die auch zur Optimierung der internen, Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung der Audiosignale 141 t 142 innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 verwendet worden sein könnten. Der Berechner 28 berechnet oder schätzt beispielsweise, wie es im Folgenden noch näher beschrieben wird, die am Ort 24 durch das erste Audiosignal 14! und das zweite Audiosignal 142 erzeugten Schallereignisse. Er kann zur Berechnung beispielsweise die Kanal/Lautsprecher-individuelle Verarbeitung der Audiosignale 14^ 142 innerhalb des Strahlformungsverarbeiters 20 und die Positionen der Lautsprecher 18 und optional weitere Parameter, wie z.B. Abstrahlcharakteristika und/oder Ausrichtung der Lautsprecher 18 berücksichtigen bzw. verwenden. Der Berechner 28 berechnet die Schallereignisse bei- spielsweise gemessen oder repräsentiert in Schalldruck, Amplitude oder dergleichen, und ggf. frequenzabhängig, d.h. für unterschiedliche Frequenzen. In dem Fall einer konstanten/festen Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung des Strahlformungsverarbeiters 20 kann der Berechner 28 die Simulation auf eine konstante/feste Art und Weise durchführen. Die Berücksichtigung der bzw. die Anpassung an die Kanal/Lautsprecher- individuelle Verarbeitung des Verarbeiters 20 liegt dann in der geeigneten Auslegung des Ausbreitungsmodells begründet, das der Berechner 28 zur Berechnung der Fassungen 34T, 342 verwendet. Das Ausbreitungsmodell kann also ebenfalls die soeben erwähnten Parameter berücksichtigen. Die Fassungen 34^ und 342 kann der Berechner 28 wiederum in jedweder Form ausgeben, d.h. analog oder digital, komprimiert oder unkomprimiert, im Zeitbereich oder im Frequenzbereich oder dergleichen.
Der Maskierungsschwellenberechner 30 berechnet eine Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung 34^ d.h. der hörbaren Version des Audiosignals 14^ am Ort 24. Wie es durch einen gestrichelten Pfeil 40 angedeutet ist, kann der Maskierungsschwellen- berechner zusätzlich zur Fassung 34! auch ein Hintergrund-Audiosignal (beispielsweise Rauschen oder Fahrgeräusche) zur Maskierungsschwellenberechnung verwenden.
Die Berechnung berücksichtigt zeitliche und/oder spektrale auditive Verdeckungseffekte. Die berechnete Maskierungsschwelle gibt somit abhängig von der Frequenz an, wie sehr die Fassung 34i des Audiosignals 14-i am Ort 24 in der Lage ist, andere Audiosignale für einen Hörer am Ort 24 unhörbar zu machen, indem dieselbe letztere überdeckt. Der Maskierungsschwellenberechner 30 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass er die Maskierungsschwelle in einer Frequenzauflösung bestimmt bzw. berechnet, die mit zunehmender Frequenz immer gröber wird, d.h. bei der die Frequenzbänder mit zunehmender Frequenz immer breiter werden, wie z.B. in einer Bark-Frequenzauflösung. Der Anpasser 32 vergleicht die Maskierungsschwelle 36 mit der Fassung 342 des zweiten Audiosignals 142 und stellt auf diese Weise beispielsweise fest, ob das zweite Audiosignal 142 für eine Person am Ort 24 hörbar ist, d.h. ob das zweite Audiosignal an irgendeiner Frequenz die Maskierungsschwelle überschreitet. Wenn ja, ergreift der Anpasser 32 Gegenmaßnahmen und steuert den Strahlformungsverarbeiter 20 geeignet an. Mehrere Beispiele für solche Steuerungen sind im Vorhergehenden bereits angedeutet worden. Bezugnehmend auf die nachfolgenden Figuren wird dies noch einmal veranschaulicht.
Fig. 2 zeigt beispielsweise in einem Diagramm, aufgetragen über die Frequenz f, die Maskierungsschwelle 36, die Fassung 34^ und die Fassung 342 in einer virtuellen, die Hörstärke messenden Skala. Ein Frequenzbereich 42, in welchem aktuell das störende Audiosignal 142 bzw. die am Ort 24 gemäß Simulation resultierende Fassung 342 die Maskierungsschwelle 36 überschreitet, ist exemplarisch veranschaulicht. Eine mögliche Gegenmaßnahme bestünde nun darin, dass der Anpasser 32 den Strahlformungs- verarbeiter 20 so ansteuert, dass in diesem Frequenzbereich 42 das zweite Audiosignal 342 reduziert wird, wie es mit einem Pfeil 44 angedeutet ist. Zusätzlich oder alternativ könnte der Anpasser 32 den Strahlformungsverarbeiter 20 so ansteuern, dass in diesem Frequenzbereich 42 - oder über diesen Frequenzbereich 42 hinaus gegebenenfalls sogar Frequenz unabhängig - das erste Audiosignal 14! verstärkt wird, wie es mit einem Pfeil 46 angedeutet ist. Reduktion 44 und/oder Verstärkung 46 werden vorzugsweise so vorgenommen, dass das Ausmaß von Verstärkung/Reduktion keine abrupten Sprünge in der Zeit und/oder Frequenz aufweist. Das Ausmaß bzw. die Ausprägung von Reduktion und/oder Verstärkung wird beispielsweise zeitlich und/oder spektral geglättet. Die bisher bezugnehmend auf Fig. 2 erläuterten möglichen Maßnahmen des Anpassers 32 gegen eine Hörbarkeit der Fassung 342 am Ort 24 betrafen im Raumselektivitäts-sinne globale Maßnahmen bzw. Kanal/Lautsprecher-globale bzw. für alle Kanäle/Lautsprecher 18 gleichermaßen wirkende Maßnahmen. Später wird gezeigt werden, dass der Strahlformungsverarbeiter 20 beispielsweise die Verstärkung 46 und/oder Reduktion 44 vorab an dem jeweiligen eintreffenden Audiosignal 14i oder 142 ausführt und erst daraufhin die Kanal/Lautsprecher-individuelle Verarbeitung der gleichermaßen vorverarbeiteten. Audiosignale für die raumselektive Wiedergabe. Zusätzlich oder alternativ kann, wie im Vorhergehenden bereits angedeutet, der Anpasser 32 ausgebildet sein, um abhängig von dem vorerwähnten Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36, die Strahlformung selbst zu variieren. Um dies zu veranschaulichen, sei Bezug auf Fig. 3 genommen. Fig. 3 zeigt, dass der Strahlformungsverarbeiter 20 beispielsweise mehrere Optionen oder Modi für die Kanal/Lautsprecher individuelle Strahlformungsverarbeitung der Audiosignale 14† und 142 aufweisen kann, welche unterschiedlichen Modi hier exemplarisch mit 481-48N angezeigt sind. Eine von diesen - beispielsweise die Strahlformungsverarbeitung gemäß 48t - könnte beispielsweise eine nach gewissen Kriterien optimale Verarbeitung zur raumselektiven Wiedergabe sein, d.h. gegebenenfalls in Ort und Frequenz zu einer besten Unterdrückung des Audiosignals 142 bzw. 342 am Ort 24 führen. Die anderen Modi 242 - 48N können aber gegebenenfalls zu ähnlich guten Trennungen führen oder sogar zu gleich guten oder sogar optimalen nach anderen oder anders gewichteten Kriterien. Alle Modi 48i - 48N könnten beispielsweise Unterschiede hinsichtlich der Güte der Unterdrückung für unterschiedliche Frequenzbereiche aufweisen und in diesem Fall könnte beispielsweise der Anpasser 32 abhängig von dem Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36 und einer Lage eines Intervalls 42, in welchem eine Verletzung der Maskierungsschwelle 36 vorliegt, einen aktuell ausgewählten Kanal/Lautsprecher-individuellen Verar- beitungsmodus verändern bzw. von demselben zu einem anderen wechseln, wobei in Fig. 3 ein Pfeil 50 beispielsweise die Auswahl eines aktuell ausgewählten Modus 48t - 48N anzeigen soll und ein Doppelpfeil 52 die Veränderung dieses von dem Strahlformungsverarbeiter 20 aktuell verwendeten Modus auf einen anderen abhängig von dem vorerwähnten Vergleich mit der Maskierungsschwelle 36. Der Wechsel von einem Modus zu einem anderen könnte in dem Strahlformungsverarbeiter 20 mit einem Lautsprecher/Kanal-individuellen Fading zwischen einem mit dem letzten und einem mit dem neuen Modus erhaltenen Lautsprechersignal einhergehen.
Durch Berechner 28, Maskierungsschwelle 30 und Anpasser 32 ist die Vorrichtung 10 von Fig. 1 also in der Lage, die Unterdrückung eines anderen Audiosignals 142 an einem Ort 24 des Beschallungsgebiets des Lautsprecher-Setups 18 gegenüber einer konstanten, hierfür optimierten Strahlformungstrennung zu verbessern. Verschiedene Maßnahmen sind möglich, um eine eventuelle Verschlechterung der Audioqualität des ersten und/oder des zweiten Audiosignals am Ort 24 und/oder Ort 26 durch die maskierungs- schwellengesteuerte Modifikation zu vermeiden. Beispielsweise kann, wie im Vorhergehenden bereits erwähnt, das Ausmaß von Verstärkung 46 und/oder Reduktion 44 sowohl hinsichtlich seiner absoluten Ausprägung begrenzt werden, d.h. die Stärke der Verstärkung 46 und/oder Stärke der Reduktion 44, aber auch die Änderung dieser Ausprägung in Zeit und/oder Frequenz. In dem Fall der Verwendung der Möglichkeit gemäß Fig. 3 könn- te beispielsweise ein Überblenden bzw. Fading verwendet werden, um von dem einen Modus in den anderen Modus zu wechseln. Bei dieser Gelegenheit ist es lohnenswert, darauf hinzuweisen, dass gegebenenfalls zusätzlich zu der Verarbeitungsverzögerung, die durch die Verarbeitungen zur raumselektiven Wiedergabe in dem Strahlformungsver- arbeiter 20 entstehen, auch eine Verzögerung vorgesehen sein kann, um eine Verarbei- tungsverzögerungsanpassung an die Verarbeitungsverzögerung vorzunehmen, die durch die Serie der Verarbeitung in Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 hervorgerufen wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Anpassungen, die der Anpasser 32 vornimmt, zeitrichtig bzw. zeitlich synchronisiert auf die Audiosignale 14i und 142, aus dem die Steuerdaten für die Anpassung gewonnen wurden, angewendet werden. Eine solche zusätzliche Verzögerung im Pfad des Strahlformungsverarbeiters 20 gegenüber der Verarbeitung in dem Pfad entlang Berechner 28, Maskierungsschwellenberechner 30 und Anpasser 32 könnte auch verwendet werden, um die vorerwähnten Fading-Übergänge bzw. Überblendungen zwischen unterschiedlichen Strahlformungsmodi 48! - 48N zu erleichtern. Bevor nachfolgend noch eine konkrete Ausgestaltung einer Vorrichtung zur raumselektiven Wiedergabe beschrieben wird, um mögliche Implementierungen der Elemente zu beschreiben, die im Vorhergehenden bereits erwähnt worden sind, soll noch darauf hingewiesen werden, dass in dem Fall der Modi-Umschaltung gemäß Fig. 3 auch gegebenenfalls ein kontinuierliches Verändern der Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitung möglich ist, indem ein entsprechender Parameter durch die Modifikation 52 nicht diskontinuierlich, sondern vielleicht kontinuierlich verändert wird. Wie gesagt, steckt hinter den Kanal/Lautsprecher-individuellen Verarbeitungen 48 beispielsweise ein Satz von Verzögerungen für jeden Kanal/Lautsprecher für zumindest das Audiosignal 48 2 aber gegebenenfalls auch beide Audiosignale 14T und 142 , und/oder entsprechende Amplitudenänderun- gen oder Filterkoeffizienten für FIR-Filter.
Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass mehr als nur zwei Audiosignale 14i und 142 vorgesehen sein können. Dies ist mit einem gestrichelten Pfeil 54 in Fig. 1 angedeutet. Die vorgehende Beschreibung ist ohne weiteres auf diesen Fall anwendbar. Zusätzli- che Audiosignale 54 würden beispielsweise so behandelt werden, wie das Audiosignal 142, d.h. als Audiosignale, deren Wiedergabe am Ort 24 für einen Hörer an diesem Ort 24 unhörbar sein soll.
Noch einmal in anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht es also obiges Ausführungsbei- spiel die wahrgenommene Qualität einer raumbezogenen Wiedergabe durch die Einbeziehung psychoakustischer Effekte zu verbessern. Dabei wird ausgenutzt, dass ein Audio- Signal die Hörbarkeit von Komponenten eines anderen, leiseren Signals, verhindern kann. Dieser Effekt wird als Maskierung bezeichnet. Dies spielt beispielsweise eine zentrale Rolle in der verlustbehafteten Audiokodierung. In der Psychoakustik wird zwischen Maskierung im Zeit- und im Frequenzbereich unterschieden. Bei der Maskierung im Zeitbe- reich maskiert ein lautes Signal, der so genannte Maskierer, andere Komponenten, die kurz nach oder in engen Grenzen auch vor diesem Schallereignis auftreten. Bei der Maskierung im Frequenzbereich werden durch eine Signalkomponente mit einer bestimmten Frequenz andere Komponenten mit einer ähnlichen Frequenz und einer geringeren Amplitude maskiert. Die Schwelle, bis zu der eine Maskierung auftritt, hängt von der Fre- quenz und dem absoluten Pegel des Markierers und dem Abstand zwischen den Frequenzen des Maskierers und anderen Signals. Die Maskierungsschwellen und damit die Entscheidung, ob eine Signalkomponente maskiert wird, kann über psychoakustische Modelle bestimmt werden. Solche psychoakustischen Modelle kann der Maskierungsschwellenberechner 30 verwenden.
Wie im Vorhergehenden bereits angekündigt, wird im Folgenden eine mögliche Implementierung für das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 beschrieben. Die technischen Details hierzu sollen individuell auf die einzelnen Elemente von Fig. 1 übertragbar sein. Bevor jedoch diese Implementierung bezugnehmend auf Fig. 5 beschrieben wird, wird bezug- nehmend auf Fig. 4 das Grund-Setup zur raumselektiven Wiedergabe beschrieben, das dann gemäß obigem Ausführungsbeispiel mit der Implementierung von Fig. 5 verbessert wird. Fig. 4 zeigt, wie zwei Audiosignale S^t) und S2(t) über zwei Beamforming- Filtersätze 6O1 und 602, eine Summationsstufe 62 und ein Lautsprecherarray aus Lautsprechern 18 so verarbeitet werden, dass diese Signale in den Bereichen Z-i und Z2 wie- dergegeben werden, d.h. das Audiosignal S^t) vornehmlich in dem Bereich Z, und das Audiosignal S2(t) vornehmlich in dem Bereich Z2. Durch die physikalischen Limitationen des Setups ist eine ideale Trennung allerdings nicht möglich, wie es bereits im Vorhergehenden beschrieben worden ist. Die Komponenten 60^ 602 und 62 bilden einen einfachen Strahlformungsverarbeiter 64, der beispielsweise konstant arbeitet und optimiert ist, um vorerwähnte Trennung durchzuführen. Der Strahlformer 60i unterzieht das eingehende Audiosignal Si(t) einer Strahlformung, um einen Satz von Lautsprechersignaien für dieses Signal zu erzeugen und selbiges tut Strahlformer 602 für das zweite Audiosignal S2(t). Beide Strahlformer 601i2 geben ihre Lautsprechersignalsätze an den Summierer 62 aus, der selbige Lautsprechersignale Kanal/Lautsprecher-individuell summiert und den Laut- Sprechern 18 zuführt. Fig. 5 zeigt nun, wie das Setup von Fig. 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verbessert werden kann. Die Vorrichtung von Fig. 5 ist mit 10 angezeigt und im Übrigen wurden die Bezugszeichen von Fig. 1 übernommen, um einander in ihrer Funktion entsprechende Teile zur Fig. 1 anzuzeigen. Wie zu sehen ist, ist der Strahlformungsverarbei- ter 20 von Fig. 5 gegenüber dem Ausgangspunkt von Fig. 4 exemplarisch lediglich durch Einfügung eines Pegelanpassers 66 in den Signalpfad des störenden Audiosignals S2 modifiziert, hier exemplarisch eingangsseitig des Strahlformers 602, obwohl eine für alle Kanäle/Lautsprecher 18 gleich wirkende Pegelanpassung durch den Pegelanpasser 66 ebenfalls möglich wäre. Der Pegelanpasser 66 wird durch den Anpasser 32 gesteuert, um die im Vorhergehenden bezugnehmend auf Fig. 2 veranschaulichte Reduktion 44 durchzuführen. Fig. 5 zeigt zudem, dass es möglich ist, die in Fig. 1 für eines der Audiosignale durchgeführte Signaltrennung von anderen Audiosignalen auch für mehr als ein Audiosignal durchzuführen. In dem vorliegenden Fall simuliert der Berechner 28 durch entsprechende Ausbreitungsmodelle, die den Strahlformungen der Strahlformer 6O1 und 602 ent- sprechen, für beide Audiosignale 60 S-, und S2 die jeweilige hörbare Version an beiden Orten, nämlich Ort Z1 und Z2. Deshalb ist in Fig. 5 ein Ausbreitungsmodellanwender 68! gezeigt, der die entsprechenden Ausbreitungsmodelle auf das Audiosignal Si anwendet, sowie ein Ausbreitungsmodellanwender 682, der selbiges für das Audiosignal S2 unternimmt. Für die jeweilige Version, für das das jeweilige Audiosignal in dem jeweiligen Ort vorgesehen ist, also die hörbare Version des Audiosignals S2 am Ort Z2 und die hörbare Version des Signals Si am Ort führt der Maskierungsschwellenberechner 30 jeweils eine Maskierungsschwellenberechnung durch und gibt das Ergebnis, d.h. die jeweilige Maskierungsschwelle für den Ort Zt und Z2, d.h. die Maskierung durch das Signal Si am Ort Z-, bzw. die Maskierung durch das Audiosignal S2 am Ort Z2, an die Steuerdatenan- passung bzw. den Anpasser 32 weiter, der darüber hinaus die jeweils störenden Hörversionen behält, d.h. die hörbare Version des Signals S2 am Ort Z und die hörbare Version des Signals Si am Ort Z2.
Um die Situation gegenüber Fig. 4 zu verbessern, wird bei der Vorrichtung nach Fig. 5 die Maskierungsschwellen der Hörbarkeit des Signals S2 in Zone Z-i bestimmt. Dazu werden zunächst die aus den Signalen S-i(t) und S2(t) resultierenden Signale in der Zone Zi bestimmt, wie z.B. die Magnituden im Frequenzbereich. Hierzu wird ein Ausbreitungsmodell berechnet oder verwendet, welches die Übertragungsfunktion des Lautsprecherarrays von Lautsprechern 18 beinhaltet. Die Signale werden als Si(t, Z,) und S2(t, Zi) bezeichnet. Wie beim psychoakustischen Modell werden die Maskierungsschwellen für die Hörbarkeit des Signals S2(t, Z,) unter Verwendung des Maskierers S,(t, Zi) bestimmt. Aus diesen Schwellen werden in einer Komponente Änderungswerte für die Magnituden des Audiosignals St(t) bestimmt (für bestimmte Frequenzbereiche). Dabei können neben den Maskierungsschwellen andere psychoakustisch motivierte Parameter eingehen, wie z.B. maximal erlaubte Änderungen des Signals Si(t), um die Auswirkungen der Anpassungen durch den Anpasser 32 auf die Wiedergabe von Si(t) in Z1 zu begrenzen. Optional werden auch der zeitliche Verlauf der Magnituden-Änderung begrenzt, um sprunghafte, potentiell störende Veränderungen zu vermeiden. Auch die Parameter dieser zeitlichen Steuerung können durch psychoakustische Parameter bestimmt sein. Der gleiche Algorithmus, wie er soeben beschrieben wurde, könnte simultan verwendet werden, um den Einfluss von S-i(t) auf die Wiedergabe von S2(t) in der Zone Z2 zu minimieren, wie es durch die Tatsache in Fig. 5 angedeutet ist, dass auch die Simulation zur Berechnung der hörbaren Versionen am Ort Z2 durchgeführt werden sowie die Berechnung der Maskierungsschwelle an diesem Ort, obwohl eben jene Berechnungen in Fig. 5 auch weggelassen werden könnten. Dementsprechend könnte in Fig. 5 ein Pegelanpas- ser auch in dem Signalpfad des Audiosignals S eingefügt sein, der durch den Anpasser 32 aufgrund eines Vergleichs der Maskierungsschwelle für den Ort Z2 mit dem störenden Audiosignal S-i am Ort Z2 gesteuert wird. Da der Anpasser 32 über das Ergebnis aller Vergleiche weiß, d.h. das Ergebnis des Vergleichs der Maskierungsschwelle in Z2 mit Si am Ort Z2 und das Ergebnis des Vergleichs der Maskierungsschwelle in Zi mit S2 am Ort ZL ist der Anpasser in der Lage, daraus für alle Orte bzw. Bereiche Z1 2 eine Verringerung der Beeinflussung des jeweils störend wirkenden Signals, d.h. S2 in Z^ und S! in Z2, auf das wunschgemäße Signal, d.h. S2 in Z2 und Si in Z zu berechnen. Es kann sein, das der Anpasser 32 hierzu Kompromisse eingehen muss, da die Störungen in den einzelnen Bereichen Maßnahmen erfordern, die in dem anderen Bereich bzw. in den anderen Bereichen eine Verschlechterung bedeuten. Dieser Kompromiss könnte dadurch beeinflusst werden, dass der Anpasser 32 ein Priorität unter den Bereichen und den zugehörigen wunschgemäßen Signalen erhält, so dass die negative Beeinflussung höher priorisierter Signale an ihrem jeweiligen Bestimmungsort durch andere Signale mit höherer Priorität verwirklicht wird als für niedriger priorisierte Signale.
Natürlich kann über die Anzahl von zwei Audiosignalen wie in den obigen Ausführungsbeispielen hinaus die Anzahl von Audiosignalen auch höher sein. Der Signalfluss des Konzeptes bzw. Algorithmus ist in Fig. 5 also derart dargestellt, dass aus den Signalen Si(t) und S2(t) mittels eines akustischen Ausbreitungsmodells das akus- tische Ereignis, wie z.B. der Schalldruck, die Magnitude usw. , in der Zone Z« ermittelt wird. Dieses Ausbreitungsmodell ist üblicherweise eine Funktion der Frequenz und erzeugt eine diskrete Menge von Werten, welche jeweils einer Frequenz zugeordnet werden. Im einfachsten Fall wird die Übertragungsfunktion des Strahlformers 60! zu einem Punkt, wie z.B. dem Zentrum der Zone Z-, , als Ausbreitungsmodell verwendet. Es können jedoch auch andere Modelle, wie z. B. ein gewichteter Durchschnitt der Magnitudenüber- tragungsfunktion zu einem Punktraster in verwendet werden. Die Kerneigenschaft des Ausbreitungsmodells ist es, dass es ein Eingangssignal S((t) in ein Maß übersetzt, das die Stärke des aus diesem Signal herrührenden Schalleinfalls in Zone
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beschreibt, und zwar für jedes der betrachteten Frequenzbänder. Die Aufteilung des Audiofrequenzbereiches in Frequenzbänder kann unterschiedlich erfolgen, sinnvoll sind jedoch an psycho- akustischen Eigenschaften orientierte Aufteilungen, wie z.B. Constant-Q oder Bark-Skala. Die Ausgangswerte des psychoakustischen Modells können beispielsweise mit einer geringeren Frequenz als der Audio-Abtastrate ausgegeben werden. Dies kann z.B. durch eine Unterabtastung oder über eine gleitende Mittelwertbildung mit beispielsweise Dezi- mation erfolgen. Die Ausgangswerte des Maskierungsschwellenberechners sind bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 noch rohe Steuerdaten, welche eine gewünschte Pegelveränderung in den einzelnen Frequenzbändern beschreiben. Auch diese Daten sind über einen Raster von Frequenzbändern definiert und liegen üblicherweise in einer geringeren als der Audio-Abtastrate vor. Die rohen Steuerdaten werden in dem Anpasser nachbearbeitet. In diesem Modul können optional Ober- und Untergrenzen für die Pegeländerung einzelner Frequenzbereiche vorgegeben sein. Zum Anderen kann der zeitliche Verlauf der Änderungen angepasst sein, wie z.B. durch Verzögerung und Glättung der Pegeländerungen.
Die angepassten Kontrollsignale des Anpassers werden in dem Pegelanpasser verwendet, um das Signal Si (t) vor der Filterung mit den Lautsprecher spezifischen Strahlformungsfiltern in dem Strahlformer 602 frequenzbandweise im Pegel anzupassen. Der Pegelanpasser 66 wirkt also als ein Multiband-Equalizer. In Verbindung mit der zeitlichen Dynamik des Anpassers wird eine Funktion, ähnlich einem Multiband-Kompressor, oder allgemeiner eine Multiband-Dynamikbeeinflussung erzielt, wobei jedoch im Gegensatz zur normalen Verwendung diese Einheiten hier ein anderes Signal zur Steuerung der Verstärkungswerte verwendet. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann in gleicher Weise auch das Signal S2(t) adaptiv verändert werden, um die Interferenz von S2(t) in die Zone Z< zu reduzieren. Damit ist es auch möglich, das Obersprechen simultan zu verringern. Diese Möglichkeit existiert unabhängig von den Einzelheiten der Fig. 5 natürlich allgemeiner auch für das Beispiel von Fig. 1 .
Optional zu obigen Ausführungsbeispielen kommt hinzu, dass ein Referenzsignal 40 für Nebengeräusche, wie z. B. allgemeiner Hintergrund-Lärmpegel, Innenraumgeräusche in Automotive-Anwendungen oder dergleichen, zusätzlich verwendet werden kann. Dieses Signal 40 kann als zusätzlicher Eingang für die Maskierungsschwellenberechnung verwendet werden, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Das Referenzsignal 40 ist dabei vorzugsweise ein Mess- oder sinnvoller Schätzwert für das Nebengeräuschsignal in den„sound zones" 24 bzw. 26 oder Zi in Z2.
Ferner ist es möglich, in einer (oder mehreren) Zonen anstelle der ungestörten Wiedergabe eines Signals nur die Reduktion des Übersprechens aus den anderen Quellen zu erzielen.
Obige Ausführungsbeispiele beschrieben also ein Konzept für raumselektive Wiedergabe mit Lautsprecherarrays durch psychoakustische Umgebungseffekte bzw. die räumliche Wiedergabe von Audiosignalen über eine Mehrzahl von Lautsprechern, die beispielsweise als Array angeordnet sein können. Insbesondere wurde beschrieben, wie verschiedene Audiosignale in verschiedene räumliche Bereiche abgestrahlt werden können, so dass die gegenseitige Beeinflussung minimiert bzw. deutlich reduziert wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen wurde dies durch eine Kombination von Strahlformungsalgorithmen mit einem psychoakustischen Modell bewirkt, welches die Audiosignale so abwandelt, dass die Hörbarkeit der Störsignale durch die psychoakustische Maskierung durch das Nutz- signal reduziert wird.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwen- dung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steu- ersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerpro- grammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger ge- speichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. it anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Da- tenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Daten ström oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumin- dest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur raumselektiven Audiowiedergabe, mit einem Eingang (12) für ein erstes und zweites Audiosignal (141 t 142); einem Ausgang (16) für eine Mehrzahl von Lautsprechern (18); einem Strahlformungsverarbeiter (20), der zwischen den Eingang (12) einerseits und den Ausgang (16) andererseits geschaltet ist und ausgebildet ist, um das erste und zweite Audiosignal (14^ 142) zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang an die Lautsprecher (18) auszugeben; einem Berechner (28), der ausgebildet ist, um mittels eines Ausbreitungsmodells für das erste und zweite Audiosignal (141 , 142) jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in einem ersten Bereich (24) eines Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung (341 , 342) des jeweiligen Audiosignals zu berechnen; einem Maskierungsschwellenberechner (30), der ausgebildet ist, um abhängig von der Fassung (34^ des ersten Audiosignals (14^ eine Maskierungsschwelle (36) zu berechnen; und einem Anpasser (32), der ausgebildet ist, um abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) mit der Fassung (342) des zweiten Audiosignals (142) die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals (14^ 142) zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , die ferner die Mehrzahl von Lautsprechern (18) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Strahlformungsverarbeiter (20) ausgebildet ist, um eine Strahlformung (602) an dem zweiten Audiosignal (142) durchzuführen, um eine erste Mehrzahl von Lautsprechersignalen zu erhalten, und die aus dem zweiten Audiosignal erhaltenen Lautsprechersignale über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) anzulegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der Strahlformungsverarbeiter ausgebildet ist, das erste Audiosignal (14-j) einer Strahlformung (60-0 zu unterziehen, um eine zweite Mehrzahl von Lautsprechersignalen zu erhalten, und die zweite Mehrzahl von Lautsprechersignalen durch Oberlagerung (62) mit der ersten Mehrzahl von Lautsprechersignalen über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) anzulegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der der Strahlformungsverarbeiter (26) ausgebildet ist, um die Strahlformung (60!, 602) an dem ersten und zweiten Audiosignal unterschiedlich - zur raumselektiven Wiedergabe in unterschiedlichen Bereichen (24, 26) des Beschallungsgebietes (22) - durchzuführen, so dass für jeden Bereich eines der Audiosignale ein Sollsignal darstellt, während das jeweils andere Audiosignal in dem jeweiligen Bereich ein Störsignal darstellt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei dem der Berechner (28) ausgebildet ist, um mittels des Ausbreitungsmodells für jedes Audiosignal und für jeden der unterschiedlichen Bereiche jeweils eine sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem jeweiligen Bereich des Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung des jeweiligen Audiosignals zu berechnen, der Maskierungsschwellenberechner (30) ausgebildet ist, um für jeden Bereich des Beschallungsgebietes abhängig von der sich durch die raumselektive Wiedergabe in dem jeweiligen Bereich des Beschallungsgebietes (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung desjenigen Audiosignals, das für den jeweiligen Bereich ein Solsignal darstellt, eine Maskierungsschwelle (36) zu berechnen; und der Anpasser (32) ausgebildet ist, um aus einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) für jeden der Bereiche mit einer sich aus der Fassung (342) des Audiosignals, das in dem jeweiligen Bereich ein Störsignal darstellt, ergebenden Störung die Ausgabe der Audiosignaie zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) zu beeinflussen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem die Anzahl der Audiosignale größer ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Maskierungsschwellenberechner (30) ausgebildet ist, um bei der Berechnung der Maskierungsschwelle abhängig von der Fassung (3 des ersten Audiosignals (14,) ein Hintergrundaudiosignal zu berücksichtigen.
9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anpasser (32) ausgebildet ist, um den Strahlformungsverarbeiter (20) so anzusteuern, dass in Frequenzbereichen, in welchen die Fassung (342) des zweiten Audiosignals (142) die Maskierungsschwelle überschreitet, das zweite Audiosignal (142) bei der raumselektiven Wiedergabe global reduziert wird.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anpasser (32) ausgebildet ist, um den Strahlformungsverarbeiter (20) derart anzusteuern, dass in Frequenzbereichen, in welchen die Fassung (342) des zweiten Audiosignals (142) die Maskierungsschwelle überschreitet, das erste Audiosignal (14,) bei der raumselektiven Wiedergabe global verstärkt wird.
1 1. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strahlformungsverarbeiter (20) ausgebildet ist, um die Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals (14i , 142) zur raumselektiven Wiedergabe an den Ausgang durch Durchführung einer Strahlformung an zumindest dem zweiten Audiosignal (142) zu erzielen, wobei der Anpasser (32) ausgebildet ist, um abhängig von dem Vergleich die Strahlformung zu variieren.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anpasser (32) ausgebildet ist, um die Änderung der Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals (141 t 142) hinsichtlich absoluter Ausprägung und/oder hinsichtlich einer Änderungsrate der Ausprägung der Änderung zu begrenzen.
13. Verfahren zur raumselektiven Audiowiedergabe mittels eines zwischen einen Eingang (12) für ein erstes und zweites Audiosignal (14, , 142) und einen Ausgang (16) für eine Mehrzahl von Lautsprechern (18) geschalteten Strahlformungsverar- beiters (20), der ausgebildet ist, um das erste und zweite Audiosignal (141 s 142) zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18) auszugeben, mit Berechnen, mittels eines Ausbreitungsmodells für das erste und zweite Audiosignal (14-1,142), jeweils einer sich durch die raumselektive Wiedergabe in einem ersten Bereich (24) eines Beschallungsschalters (22) der Lautsprecher (18) ergebende Fassung (34i, 342) des jeweiligen Audiosignals; abhängig von der Fassung (34,) des ersten Audiosignals (14), Berechnen einer Maskierungsschwelle (36); und abhängig von einem Vergleich der Maskierungsschwelle (36) mit der Fassung (342) des zweiten Audiosignals (142), Beeinflussen der Ausgabe des ersten und zweiten Audiosignals (14^ 142) zur raumselektiven Wiedergabe über den Ausgang (16) an die Lautsprecher (18).
14. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
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