DE102005052904A1

DE102005052904A1 - System zur Wiedergabe von Audiosignalen

Info

Publication number: DE102005052904A1
Application number: DE102005052904A
Authority: DE
Inventors: Berthold Schlenker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2006-06-29
Also published as: WO2006048006A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Wiedergabe von Audiosignalen mit Mitteln zum Erzeugen von virtuellen Schallquellen mittels horizontal nebeneinander angeordneten Lautsprechern. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zur Wiedergabe von herkömmlichem Audiomaterial zu schaffen, bei dem durch Erzeugen von virtuellen Schallquellen eine deutliche Vergrößerung des so genannten Sweet Spots erreicht wird, ohne dass dazu eine Rechen- und Steuereinheit notwendig ist. Jedoch soll eine uneingeschränkte Kompatibilität und Aufrüstbarkeit zur Wiedergabe von Wellenfeldsynthese-Contents gewährleistet sein. Dazu wird jedem Wiedergabekanal mindestens ein Lautsprecherpanel zugeordnet, welches aus mindestens zwei horizontal und dicht benachbart angeordneten Lautsprechern besteht, und in jedem Wiedergabekanal in einem Filtermodul (5) eine 3dB-Filterung erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Wiedergabe von Audiosignalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den herkömmlichen Audioformaten wie Stereo, 5.1-Surround, 7.1 oder 10.2 wird jede Audiospur einem Lautsprecher zugeordnet. Zum Beispiel erfolgt beim 5.1-Format mit sechs Audiospuren – also Audiospuren für den Kanal "hinten links", "hinten rechts", "vorne links", "vorne rechts" "vorne Mitte" und dem Basskanal (Subwooferkanal) – die Wiedergabe entsprechend den Audiospuren im Wiedergaberaum mit je einem Lautsprecher "hinten links", "hinten rechts", "vorne links", "vorne rechts", "vorne Mitte" und Subwooferkanal.

Weiterhin sind Audio-Wiedergabeverfahren bekannt, die auf den Grundlagen der Wellenfeldsynthese (WFS = Wave-Field-Synthesis) basieren, z. B. die IOSONO-Technologie. Bei dieser Technologie wird durch eine große Anzahl von Lautsprechern, die nebeneinander angeordnet sind (in einem so genannten Lautsprecherarray), jede beliebige Form einer einlaufenden Wellenfront nachgebildet. Im einfachsten Fall, einer einzelnen wiederzugebenden Punktquelle und einer linearen Anordnung der Lautsprecher, müssen die Ausgangssignale eines jeden Lautsprechers mit einer Zeitverzögerung und Amplitudenskalierung so gespeist werden, dass sich die abgestrahlten Klangfelder der einzelnen Lautsprecher richtig überlagern. Bei mehreren Schallquellen, wie z. B. Trompete, Geige, Flöte usw., wird für jede Quelle der Beitrag zu jedem Lautsprecher getrennt berechnet und die resultierenden Signale werden addiert. Der Vorteil dieser Technik liegt insbesondere darin, dass ein natürlicher räumlicher Klangeindruck über einen großen Bereich des Wiedergaberau mes möglich ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Techniken werden Richtung und Entfernung von Schallquellen sehr exakt wiedergegeben. In beschränktem Maße können virtuelle Schallquellen sogar zwischen dem realen Lautsprecherarray und dem Hörer positioniert werden.

Nachteilig ist der hohe Aufwand an einzusetzender Hardware, insbesondere hinsichtlich Lautsprechern und Verstärkern. Um die Kosten für die benötigten Lautsprecher und Verstärker und deren Installation zu senken, werden mehrere Lautsprecher (wobei ein Lautsprecher auch aus einem Tieftonlautsprecher, einem Mitteltonlautsprecher und einem Hochtonlautsprecher bestehen kann um die Wiedergabe im gesamten Hörbereich zu gewährleisten) mechanisch zu einer Einheit zusammengefasst, dem so genannten Mehrkanal-Lautsprecherpanel. Bevorzugt wird auch die Integration des Analog- oder Digitalverstärkers in diese Einheit sowie die Integration eines Digital-Analog-Wandlers zum Erzeugen eines analogen Lautsprechersignals, das am betroffenen Lautsprecher zugeführt wird. So reduziert sich z. B. bei einem 8-Kanal Lautsprecherpanel der Installationsaufwand um Faktor 8 gegenüber Einzellautsprechern. Nachteil eines für die Wellenfeldsynthese-Technologie gefertigten Mehrkanallautsprecherpanel ist, dass eine sinnvolle Wiedergabe eines Audiosignals ohne eine Rechen- und Steuereinheit und die erforderliche Software nicht möglich ist. Da zur Zeit nur wenig WFS-Audiocontent verfügbar ist, lohnt sich der Aufwand für die Anschaffung einer auf der WFS-Technologie basierenden Audio-Wiedergabeanlage für die meisten Anwendungsfälle nicht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System zur Wiedergabe von herkömmlichem Audiomaterial zu schaffen, bei dem durch Erzeugen von virtuellen Schallquellen eine deutliche Vergrößerung des so genannten Sweet Spots erreicht wird, ohne dass dazu eine Rechen- und Steuereinheit notwendig ist. Jedoch soll eine uneingeschränkte Kompatibilität und Aufrüstbarkeit zur Wiedergabe von Wellenfeldsynthese-Contents gewährleistet sein.

Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Wiedergabe von Nicht-WFS-Contents mit einfachen Mitteln eine der WFS-Technologie entsprechende Klangqualität erreicht wird. Durch eine gekrümmte benachbarte Anordnung von mehreren Lautsprecherpanels oder der Lautsprecher eines Panels pro Wiedergabekanal ist eine wesentliche Vergrößerung des Sweet Spots möglich. Die Anordnung eines Schaltmoduls zwischen Eingangsmodul und Filtermodul ermöglicht ein Umschalten der Betriebsart zwischen Nicht-WSF-Betrieb und WSF-Betrieb.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Anordnung der Lautsprecherpanels für das 5-Kanal-Audioformat
2 ein Blockschaltbild des Systems
3 eine gekrümmte Anordnung der Lautsprecherpanels für das 5-Kanal-Audioformat
4 eine lineare Anordnung der Lautsprecherpanels für den Einkanalbetrieb
5 eine leicht gekrümmte Anordnung der Lautsprecherpanels für den Einkanalbetrieb
6 eine Anordnung der Lautsprecherpanels für eine Stadionanwendung im Einkanalbetrieb
7 Frequenzverlaufs des Filtermoduls
Im Ausführungsbeispiel nach 1 sind fünf Lautsprecherpanels 1 für den 5-Kanalbetrieb, nämlich für die Wiedergabekanäle "hinten links", "hinten rechts", "vorn links", "vorn rechts" und "vorn Mitte" angeordnet. Jedes Lautsprecherpanel 1 besteht aus mehreren Einzellautsprechern, welche horizontal und dicht benachbart angeordnet sind. Die horizontale Erstreckung der einzelnen Lautsprecherpanels 1 bestimmt dabei die erreichbare Größe des Sweet Spots 2. Die virtuellen Schallquellen liegen bei dieser Anordnung im Unendlichen.
In 2 ist ein Lautsprecherpanel 1 mit zugeordneter Systembaugruppe dargestellt. Die Systembaugruppe enthält ein Eingangsmodul 3, ein Schaltmodul 4, ein Filtermodul 5 und ein Verstärkermodul 6. Im Nicht-WSF-Betrieb wird das Audiosignal am Eingang 7 in das Eingangsmodul 3 eingespeist. Durch das auf Nicht-WSF-Betrieb geschaltete Schaltmodul 4 gelangt das Audiosignal in das Filtermodul 4. Dort erfolgt eine 3dB-Filterung sowie wahlweise auch eine Tieftonanhebung gemäß dem Diagramm in 7. Das so aufbereitete Audiosignal wird über das Verstärkermodul 6 jedem Lautsprecher des Lautsprecherpanels 1 zugeführt. Durch die Tieftonanhebung im Filtermodul 5 erübrigt sich im Normalfall die Anordnung eines separaten Subwoofers.
Sollen über den Eingang 8 Audiosignale im WSF-Betrieb wiedergeben werden, erfolgt automatisch oder manuell eine Umschaltung durch das Schaltmodul 4, so dass die WSF-Signale unter Umgehung des Filtermoduls 5 direkt den einzelnen Verstärkern des Verstärkermoduls 6 und anschließend den einzelnen Lautsprechern der Lautsprecherpanels 1 zugeführt werden.
In 3 sind fünf Gruppen von jeweils drei Lautsprecherpanels 1 für den 5-Kanalbetrieb, nämlich für die Wiedergabekanäle "hinten links", "hinten rechts", "vorn links", "vorn rechts" und "vorn Mitte" angeordnet. Jedes Lautsprecherpanel 1 besteht ebenfalls aus mehreren Einzellautsprechern, welche horizontal und dicht benachbart angeordnet sind. Die horizontale Erstreckung der einzelnen Gruppen von Lautsprecherpanels 1 bestimmt jetzt die erreichbare Größe des Sweet Spots 2, wobei durch die gekrümmte Ausbildung der einzelnen Gruppen von Lautsprecherpanels 1 ein besonders großer Sweet Spot 2 realisierbar ist. Bei dieser Anordnung liegen die virtuellen Schallquellen entsprechend der Krümmung im endlichen Bereich hinter der jeweiligen Gruppe von Lautsprecherpanels 1.
Lösungen für den Einkanalbetrieb sind in den 4 bis 6 dargestellt. Gemäß 4 sind zur Erzielung einer ebenen Schallfront alle Lautsprecherpanels 1 linear angeordnet. Damit ist eine homogene Beschallung des Auditoriums 10 möglich. Die virtuelle Schallquelle liegt dabei im Unendlichen hinter der Bühne 9.
In der Anordnung nach 5 sind die Lautsprecherpanels 1 zur Beschallung eines segmentförmigen Auditoriums 10 leicht gekrümmt auf einer Kreisbahn angeordnet. Die virtuelle Schallquelle 11 liegt dabei hinter der Bühne 9 im Kreismittelpunkt.
6 zeigt eine Anordnung der Lautsprecherpanels 1, wie sie zur Beschallung der Tribünen eines Stadions vorteilhaft wäre.

1: Lautsprecherpanel
2: Sweet Spot
3: Eingangsmodul
4: Schaltmodul
5: Filtermodul
6: Verstärkermodul
7: Eingang
8: Eingang
9: Bühne
10: Auditorium
11: virtuelle Schallquelle

Claims

System zur Wiedergabe von Audiosignalen, mit Mitteln zum Erzeugen von virtuellen Schallquellen mittels horizontal nebeneinander angeordneten Lautsprechern, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Wiedergabekanal mindestens ein Lautsprecherpanel (1) zugeordnet ist, welches aus mindestens zwei horizontal und dicht benachbart angeordneten Lautsprechern besteht, und in jedem Wiedergabekanal in einem Filtermodul (5) eine 3dB-Filterung erfolgt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Filtermodul (5) eine Tieftonanhebung erfolgt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem jeweiligen Wiedergabekanal zugeordneten Lautsprecherpanels (1) entlang einer Krümmung angeordnet sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem jeweiligen Wiedergabekanal zugeordneten Lautsprecher eines Lautsprecherpanels (1) entlang einer Krümmung angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Eingangsmodul (3) und dem Filtermodul (5) ein Schaltmodul (4) zum Umschalten zwischen den Betriebsarten Nicht-WSF-Betrieb und WSF-Betrieb angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiedergabe nur eines Kanals, zwecks Erzeugung einer ebenen Wellenfront, alle Lautsprecherpanels (1) linear angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiedergabe nur eines Kanals alle Lautsprecherpanels (1) entlang einer leichten Krümmung angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiedergabe nur eines Kanals alle Lautsprecherpanels (1) nach außen abstrahlend kreis- oder polygonförmig angeordnet sind.