DE102011001605A1

DE102011001605A1 - Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Einmessen einer Beschallungsanlage

Info

Publication number: DE102011001605A1
Application number: DE102011001605A
Authority: DE
Inventors: Matthias Christner
Original assignee: D&B Audiotechnik GmbH
Current assignee: D&B Audiotechnik GmbH
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US20120250870A1

Abstract

Ein Verfahren zum Einmessen einer Beschallungsanlage (104) umfasst ein Simulieren (120) eines Beschallungssystems (100) auf der Basis von Simulationsparametern, wobei das Beschallungssystem (100) die Beschallungsanlage (104) und einen Beschallungsraum (102) umfasst und das Simulieren (120) Konfigurationsparameter (116) der Beschallungsanlage (104) liefert. Zunächst erfolgt ein Konfigurieren (122) der Beschallungsanlage (104) mit den gelieferten Konfigurationsparametern (116). Danach wird die Beschallungsanlage (104) betrieben und es werden Akustikmessungen (124) im Beschallungsraum (102) durchgefuhrt. Die Simulationsparameter werden dann in Abhängigkeit von Messergebnissen (106) der Akustikmessungen angepasst (126), um eine Abweichung zwischen Simulationsergebnissen und Messergebnissen (106) des Beschallungssystems (100) zu verringern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zum Einmessen einer Beschallungsanlage.
Es ist bereits bekannt, Beschallungsanlagen einer gewissen Großenordnung oder Komplexität durch geeignete Anordnung der Anlageteile und/oder schalltechnische Einstellungen an den zu beschallenden Raum anzupassen, um eine klanglich einwandfreie Beschallung möglichst im gesamten Beschallungsraum zu erzielen. Das Planen und Einmessen einer Beschallungsanlage wird in der Regel von Spezialisten unter Zuhilfenahme von Software und Akustikmessungen durchgeführt und erfordert ein hohes Maß an Erfahrung der damit beauftragten Personen.
Es ist bereits bekannt, den Aufbau und die Einmessung moderner Beschallungsanlagen in drei Phasen durch Software zu unterstutzen:

– In einer ersten Phase der Planung werden, je nach Komplexitat der verwendeten Software und den Ansprüchen an die Planung im einfachen Fall mindestens die Zuhörerbereiche, bei hohen Anforderungen gesamte Raume modelliert. Mittels einer Simulationssoftware werden relevante Großen wie Pegelverteilung in Abhangigkeit der Frequenz, Nachhallverhalten, bis hin zu Sprachverständlichkeitsmaßen simuliert. Anhand der Simulationsergebnisse können ein geeignetes Beschallungssystem ausgewahlt und dessen Positionierung und Ausrichtung optimiert sowie gegebenenfalls bereits zu erwartende Einstellungen bzw. notige Korrekturen in der Signalverarbeitung der einzelnen Quellen ermittelt werden.
– In einer zweiten Phase der Steuerung werden bereits wahrend des Aufbaus bzw. der Inbetriebnahme einer Beschallungsanlage mittels einer netzwerkgestutzten Steuerungssoftware die korrekte Funktion aller Anlagenteile uberpruft und die jeweils gewünschten Konfigurationen eingestellt.
– In einer dritten Phase des Einmessens werden mit Hilfe einer Akustik-Messsoftware an verschiedenen geeigneten Positionen Messungen der relevanten Anlagenteile bzw. Gruppen gemacht. Diese werden geeignet ausgewertet und evtl. notige Korrekturen und Einstellungen werden mittels der Steuersoftware bzw. dem Steuernetzwerk an die relevanten Anlagenteile übermittelt. Die Einstellungen betreffen beispielsweise eine Frequenzgangbeeinflussung durch Entzerrer bzw. Equalizer und eine Herstellung geeigneter zeitlicher Schallausbreitungsverhältnisse durch Einstellung von Zeitverzogerungen bzw. Delays in den die Lautsprecher ansteuernden Kanälen.

Gängige Praxis ist die Simulation einer Beschallung ab einer gewissen Großenordnung oder Komplexitat. Komplexität ist hier sowohl im Sinne von Anzahl und raumlicher Verteilung mehrerer Quellen als auch im Sinne einer Systemvariabilitat in Bezug auf eine variabel einstellbare Abstrahlcharakteristik durch entsprechend geeignete individuelle Ansteuerung und/oder Ausrichtung mehrerer Quellen innerhalb eines Systems oder Arrayverbunds zu verstehen.
Eine Verbindung von Simulations- und Steuerungssoftware findet man in unterschiedlicher Ausprägung und Tiefe. Beispielsweise ist eine Erstellung von Bedienoberflachen fur Steuersoftware aus der Planungssoftware heraus bekannt. Hierbei soll der in der Simulation erreichte Stand der Konfiguration der Gesamtanlage bzw. ihrer Einzelteile und funktionalen Gruppen als sinnvoll bedienbare Oberflache mit entsprechenden Gruppierungen innerhalb der Steuersoftware erstellt werden.
Weiterhin werden bereits in der Simulation naherungsweise ermittelte Einstellparameter dieser funktionalen Gruppen in die Steuersoftware übernommen und nach Herstellung der Verbindung zur realen Anlage an die jeweiligen Gerate ubermittelt. Beispielsweise kann durch eine Verbindung von Simulationssoftware mit Steuerungssoftware eine Abstrahlsimulation der Quelle mit Ubergabe von Einstellwerten an die Steuerungssoftware erreicht werden. Ein Beispiel hierfür ist auf der Internetseite „http://www.pan-beam.de/” der Firma ”Pan Beam” fur Säulenlautsprecher mit einstellbarer Abstrahlcharakteristik zu finden. Darüber hinaus gibt es bereits eine automatische Generierung von optimierten DSP (Digital Signal Processor) Koeffizientensätzen für jede einzelne beteiligte Quelle einer funktionalen Gruppe bei einem Line-Array. Ein Beispiel hierzu ist auf der Internetseite „http://www.martin-audio.com/mla/” der Firma „MartinAudio MLA-System” zu finden. Eine Simulation der Pegelverteilung und die sich daraus ergebenden Einstellungen in der Signalbearbeitung der einzelnen Quellen kann auf der Internetseite „http://www.dbaudio.com/de/support/downloads/array-calculators/” der Firma „d&b audiotechnik” gefunden werden.
Bei all diesen Lösungen besteht im Feldeinsatz das Problem, dass es durch Abweichungen der aufgestellten Beschallungsanlage und der realen Gegebenheiten des Beschallungsraumes von den Planungsgrundlagen zu Fehleinstellungen kommt, so dass im Feld eine aufwendige Nachjustierung der Beschallungsanlage notwendig wird. Diese Nachjustierung kann sich bei Großereignissen, z. B. der Beschallung von Stadien, bis zu Tagen hinziehen und ist mit hohen Kosten verbunden.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann somit darin gesehen werden, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, das eine genauere und schnellere Einstellung und Anpassung einer Beschallungsanlage an die realen Gegebenheiten im Feld zulasst.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Anspruche gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhangigen Ansprüche.
Durch das Anpassen der Simulationsparameter in Abhangigkeit von Messergebnissen der Akustikmessungen im Feld wird erreicht, dass die die Grundlage der Simulation bildenden Simulationsparameter anhand Messungen verandert bzw. nachjustiert werden. Dieses kann durch eine Schnittstelle zwischen dem Akustik-Messdatenprogramm zur Durchführung der Akustikmessungen im Beschallungsraum und dem Simulationsdatenprogramm erfolgen und kann beispielsweise automatisiert – gegebenenfalls bereits während des Messablaufes – durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in beispielhafter Weise erlautert; in diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts zum Einmessen einer Beschallungsanlage gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage mit einem Subwoofer-Array gemaß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung zur Erlauterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage bezüglich einer Frequenzgangoptimierung gemaß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung zur Erlauterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage bezuglich einer Laufzeitanpassung gemaß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage gemaß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren weist die im folgenden angegebenen Schritte auf. In einem ersten Schritt 120 wird ein Beschallungssystem 100 umfassend einen Beschallungsraum 102 und eine Beschallungsanlage 104 simuliert. Der untere Teil der 1 zeigt die reale Umgebung mit dem realen Beschallungssystem 100 bestehend aus realem Beschallungsraum 102, beispielsweise ein Theater, eine Konzerthalle, ein Stadion oder ein Zuschauerraum, und der realen Beschallungsanlage 104, beispielsweise einer Lautsprecheranlage bestehend aus mehreren Lautsprechern, wie z. B. Line-Arrays und/oder Tiefton-Anordnungen (Subwoofers). Der obere Teil von 1 zeigt die Simulation der realen Umgebung mit simuliertem Beschallungssystem 110 bestehend aus simuliertem Beschallungsraum 112 und simulierter Beschallungsanlage 114.
Unter dem Beschallungsraum ist hierbei allgemein nicht nur ein geschlossener Raum zu verstehen, vielmehr sind darunter auch offene Raume zu verstehen, beispielsweise bei Open-Air-Veranstaltungen, die theoretisch unendlich groß sein können.
Das Simulieren 120 des Beschallungssystems 100 findet auf der Grundlage von Simulationsparametern statt, die beispielsweise Abmessungen des Beschallungsraums 102 und/oder geometrische Konfigurationsgroßen der Beschallungsanlage wie beispielsweise Abmessungen oder Abstände von Anlageteilen der Beschallungsanlage 104 umfassen. Üblicherweise kann die Beschallungsanlage 104 eingestellt bzw. konfiguriert werden, wobei zur Konfiguration Konfigurationsparameter 116 verwendet werden. Konfigurationsparameter 116 sind Einstellgrößen der Beschallungsanlage 104, mit denen die Beschallungsanlage 104 eine bestimmte Schallverteilung im Beschallungsraum 102 erzeugt.
Die Schallverteilung im Beschallungsraum 102 wird sowohl durch räumliche Eigenschaften des Beschallungsraums wie sein Volumen, seine Form, den Absorptionseigenschaften der verschiedenen Oberflächenmaterialien etc. gegeben und daruber hinaus durch Eigenschaften der Beschallungsanlage, also beispielsweise frequenzabhangige Pegelverteilung, Quellenortung, Sprachverständlichkeit, beeinflusst. Der Begriff „Akustik” soll hier in ähnlicher Weise verstanden werden, also nicht nur durch die Eigenschaften des Beschallungsraumes, d. h. die „Raumakustik”, sondern auch durch die Eigenschaften der Beschallungsanlage (natürlich optimalerweise unter geschickter Ausnutzung der gegebenen Raumakustik) bestimmt sein.
Beispielsweise handelt es sich bei den Konfigurationsparametern 116 um Einstellungen der Verstärker der einzelnen Klangquellen der Beschallungsanlage 104, beispielsweise Schallpegel, Frequenzabhängigkeit, zeitlicher Versatz zueinander. Es kann sich auch um Entzerrerkoeffizienten eines vorgeschalteten Mischpults oder eines kanalabhangigen Entzerrers oder DSPs handeln oder um mechanische Einstellungen der einzelnen Lautsprecherboxen wie Hohe über dem Boden, Abstand zueinander, Ausrichtungswinkel in Bezug zueinander oder in Bezug auf eine Referenzposition, Abstrahlwinkel oder Abstrahlausrichtung.
Die Simulation bzw. das Simulieren 120 liefert Simulationsergebnisse, anhand derer eine geeignete simulierte Beschallungsanlage 114 ausgewahlt werden kann und Konfigurationsparameter 116 für diese Anlage 114 ermittelt werden können. Als Simulationsergebnisse können beispielsweise eine frequenzabhängige Pegelverteilung, eine Impulsantwort, ein Nachhallverhalten oder Sprachverstandlichkeitsmaße ausgegeben werden.
In einem zweiten Schritt 122 wird die (reale) Beschallungsanlage 104 mit den von der Simulation gelieferten Konfigurationsparametern 116 konfiguriert. Das Konfigurieren der Beschallungsanlage 104 kann elektrisch, mechanisch oder manuell erfolgen. Beispielsweise kann das Konfigurieren uber ein Steuerprogramm erfolgen, indem DSP-Koeffizienten in Signalprozessoren geladen werden, welche die kanalabhängige Signalverarbeitung der Verstärker oder Entzerrer ausführen und den Lautsprechern (Klangquellen) vorgeschaltet sind. Uber das Steuerprogramm konnen beispielsweise auch mechanische Ansteuerungen der Klangquellen vorgenommen werden, wie Veränderung der Ausrichtung im Lautsprecherverbund, Umpositionierung von Lautsprechern oder Änderung des Neigungswinkels, z. B. durch Ansteuerung über Elektromotoren. Nicht zuletzt ist eine manuelle Ausrichtung möglich, indem das Buhnenpersonal beispielsweise den Abstand zwischen zwei Lautsprechersystemen oder zwischen einzelnen Klangquellen verändert, eine andere Aufstellung der Lautsprechersysteme vornimmt oder einen Fehler in der Verkabelung, z. B. eine Verpolung oder eine Kabelvertauschung bei unterschiedlichen Klangquellen, behebt.
In einem dritten Schritt 124 wird die Beschallungsanlage 104 eingemessen. Als Messergebnisse 106 können beispielsweise eine frequenzabhängige Pegelverteilung, eine Impulsantwort, ein Nachhallverhalten oder Sprachverständlichkeitsmaße ermittelt werden.
In einem vierten Schritt 126 wird das Simulieren 120 in Abhangigkeit von den Messergebnissen 106 des Einmessens 124 angepasst, um eine Abweichung zwischen Simulationsergebnissen des simulierten Beschallungssystems 110 und Messergebnissen 106 des realen Beschallungssystems 100 zu verringern. Das Anpassen 126 des Simulierens 120 erfolgt über eine Änderung der Simulationsparameter in Abhängigkeit von den Messergebnissen. Es liefert damit Konfigurationsparameter 116, die eine Anpassung der Simulationsergebnisse des simulierten Beschallungssystems 110 an die Messergebnisse 106 des realen Beschallungssystems 100 bewirken. Damit kann das simulierte Beschallungssystem 110 an das reale Beschallungssystem 100 angepasst werden und die Simulation wesentlich genauer ausführen als es ohne diese Messergebnisse 106 moglich wäre. Beispielsweise können durch Laufzeitmessungen ermittelte tatsachliche Abstände oder Ausrichtungen von Klangquellen statt der zunachst in Form von Simulationsparametern benutzten nominellen Abstande oder Ausrichtungen verwendet werden. Dadurch wird das der Simulation zugrundeliegende Modell an die Realitat angenahert. Denkbar ist auch, dass Feinheiten des Beschallungsraumes 102, wie z. B. Stützpfeiler oder bestimmte räumliche Charakteristika, berucksichtigt werden, die im simulierten Beschallungssystem nicht vorhanden waren.
Bei dem Einmessen werden meist zahlreiche akustische Messungen durchgefuhrt. Diese dienen beispielsweise der Verifikation der Positionen der Quellen und deren korrekten Verkabelung zum zugedachten Verstärker und Signalbearbeitungskanal. Hierzu werden beispielsweise einzelne Quellen nacheinander individuell eingeschaltet und manuell durchgehört, oft durch den Einsatz mehrerer Personen. Ferner werden Equalizer-Einstellungen fur einzelne Quellen oder Gruppen von Quellen ermittelt. Hierzu werden meist mehrere Positionen im Zielbereich einer Quelle (Gruppe) gemessen, beispielsweise etwa 1 bis ca. 40 Positionen, die Ergebnisse gemittelt, um anschließend einen bestimmten (mittleren) Frequenzgang bereitzustellen. Die Auswahl der Messpunkte ist abhängig von der Konfiguration der Anlage oder der Teilanlage und obliegt hier dem Ausfuhrenden und dessen Erfahrung. Diese Auswahl von repräsentativen Messpunkten ist meist nicht trivial. Weiterhin werden passende Kompensationseinstellungen zur Luftabsorption ermittelt. Luft dämpft aufgrund molekularer Energieabsorptionseffekte hohe Frequenzen des Audiobandes zusatzlich zur rein entfernungsabhängigen Pegelabnahme. Dieser Effekt hangt im wesentlichen von Frequenz, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Entfernung ab. Er wird oftmals in Simulationen berucksichtigt, jedoch meist unter sehr groben Annahmen zu den atmosphärischen Bedingungen.
Bei einem Einmessen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wie beispielsweise nach der in 1 dargestellten Ausfuhrungsform, verfugt das Einmessen über eine Interaktion mit dem Simulieren. Beispielsweise kann ein Messprogramm, das über eine Interaktion mit einem Simulationsprogramm verfügt und ein erfindungsgemäßes Verfahren ausfuhrt, geeignete Messpunkte vorschlagen, an denen dann tatsachlich Messungen durchgeführt werden. Weiter kann bei wiederum geeigneten Punkten eine mehr oder weniger gute Ubereinstimmung mit Simulationsergebnissen festgestellt werden, so dass gegebenenfalls weitere Messungen der Reihe hinfällig werden. Dies kann z. B. in einem Stadion zu massiver Zeitersparnis von bis zu Tagen führen.
Bei der finalen akustischen Inbetriebnahme werden während des Einmessens auch geeignete Verzogerungszeiten für Anlagenteile der Beschallungsanlage, das sogenannte ”Time Alignment” ermittelt. Dazu wird zunächst eine der Situation, d. h. der räumlichen Positionierung der Anlagenteile, angepasste ”Alignment-Strategie” definiert, um für alle Zielbereiche sowohl eine gewünschte Quellenortung, z. B. der Bühne, als auch eine über moglichst weite Bereiche echofreie Beschallung zu erzielen. Echofrei bedeutet hier moglichst keine Beschallung mit Signalen von ähnlichem Pegel und zu großem zeitlichen Versatz. Die Definition dieser Strategie erfordert wiederum ein gewisses Maß an Erfahrung, da diese oft nicht anhand der geometrischen Positionierung der Teilsysteme auf der Hand liegt, sondern eventuell Anlagenteile bereits zur Erzielung einer bestimmten Gesamtabstrahlung intern verzogert werden müssen. Die hierfür notigen Informationen sind jedoch im Simulationsprogramm vorhanden, so dass auch hier sowohl eine geeignete Strategie als auch wiederum geeignete Messpositionen vorgeschlagen werden können. Wiederum kann durch festgestellte Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung, die hier beispielsweise die Ubereinstimmung zwischen den der Simulation zugrunde liegenden und den realen Positionen verifizieren muss, gegebenenfalls eine Anzahl an Messungen hinfallig werden.
Die Auswahl geeigneter Messpunkte ist hier oft ”iterativ”. Durch mehrere Messungen wird beispielsweise eine Position gesucht, an der zwei Teilsysteme, deren ”Time Alignment” eingestellt werden soll, gleichen Pegel in einem relevanten Frequenzbereich liefern. Das lasst sich z. B. im Simulationsprogramm leicht ermitteln und als geeigneten Punkt oder als geeignete Achse vorschlagen.
In der Praxis kommt es haufig vor, dass bestimmte Messpositionen mehrfach angelaufen werden, da man z. B. eine Messposition zur Ermittlung der Frequenzgangeinstellung bereits gewahlt hatte, später aber feststellt, dass diese Position auch geeignet wäre, um eine Alignment-Einstellung eines Teilsystem vorzunehmen. In einem erfindungsgemäßen Verfahren konnte dies vermieden werden, da das erfindungsgemaße Verfahren eine ”gefuhrte Messprozedur” realisieren konnte. Das Verfahren, z. B. ein Programm, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, konnte den Anwender darauf hinweisen, dass an jeweils geeigneten Positionen mehrere nötige Messungen sinnvoll machbar waren und gegebenenfalls die nötigen Einstellungen der Beschallungsanlage oder einzelner Komponenten der Anlage, wie beispielsweise Stummschalten nicht benötigter, die Messungen storender Anlagenteile, automatisch vornehmen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts zum Einmessen einer Beschallungsanlage gemaß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. Das Computerprogrammprodukt 200 umfasst ein Simulationsdatenprogramm 210, ein Steuerdatenprogramm 220 und ein Akustik-Messdatenprogramm 230. Das Computerprogrammprodukt 200 dient dazu, eine Beschallungsanlage 104 eines Beschallungssystem 100, das ferner einen Beschallungsraum 102 umfasst, einzumessen. Das Beschallungssystem 100 entspricht dem in 1 dargestellten Beschallungssystem 100. Das Simulationsdatenprogramm 210 dient dazu, das Beschallungssystem 100 zu simulieren, wobei das Simulieren Konfigurationsparameter 116 fur die Beschallungsanlage 104 des Beschallungssystems 100 liefert. Die Konfigurationsparameter 116 entsprechen den in 1 bereits beschriebenen Konfigurationsparametern 116. Der in 1 dargestellte Verfahrensschritt des Simulierens 120 kann mit dem Simulationsprogramm 210 durchgefuhrt werden.
Das Steuerdatenprogramm 220 dient dazu, die Beschallungsanlage 104 mit den gelieferten Konfigurationsparametern 116 zu konfigurieren, die das Steuerdatenprogramm 220 von dem Simulationsdatenprogramm 210 über eine Steuerdatenschnittstelle 222 empfangt. Dazu verfügt das Steuerdatenprogramm 220 über eine Konfigurationsdatenschnittstelle 224 zu der Beschallungsanlage 104, beispielsweise eine DSP-Schnittstelle, um neue DSP-Koeffizienten in die Beschallungsanlage 104 zu laden. Das Akustik-Messdatenprogramm 230 dient dazu, die Beschallungsanlage 104 in das Beschallungssystem 100 einzumessen. Es ist mit einem oder mehreren Mikrophonen 232 bzw. akustischen Messwertaufnehmern im Beschallungsraum 102 verbunden, um akustische Kenngrößen des Beschallungssystems 100 wie zu dem in 1 dargestellten Verfahren bereits beschrieben, aufzunehmen. Messergebnisse 106 des Akustik-Messdatenprogramms 230 bzw. auf Messergebnissen beruhende Informationen werden uber eine Messdatenschnittstelle 234 dem Simulationsdatenprogramm 210 ubermittelt, welches in Abhängigkeit dieser Messergebnisse 106 das Simulieren des Beschallungssystems 100, d. h. die dem Simulieren zugrundeliegenden Simulationsparameter, anpassen kann, um eine Abweichung zwischen Simulationsergebnissen des Beschallungssystems 100 und Messergebnissen 106 des Beschallungssystems 100 zu verringern.
Das Computerprogrammprodukt 200 und/oder seine einzelnen Module, d. h. das Simulationsdatenprogramm 210, das Steuerdatenprogramm 220 und das Akustik-Messdatenprogramm 230 können als Anwendungssoftware auf einem Datenträger oder im Netz zum Herunterladen auf den Rechner gespeichert sein oder als ablauffahiges Datenverarbeitungsprogramm eines Rechners auf diesem installiert sein. Das Computerprogrammprodukt 200 kann entweder innerhalb des Beschallungsraums 102 oder außerhalb des Beschallungsraums 102 untergebracht sein.
In 2 sind zwei Schnittstellen 234 und 222 gezeigt, die eine Verbindung mit dem Simulationsdatenprogramm 210 bieten. Es wird darauf hingewiesen, dass die in 2 veranschaulichten funktionalen Abläufe und Datenübergaben auf verschiedene Weise implementiert werden konnen. Beispielsweise konnen das Akustik-Messdatenprogramm 230 und das Steuerdatenprogramm 220 auch als gekoppelte Programmmodule realisiert sein, die durch Datenaustausch miteinander kommunizieren und uber eine gemeinsame Schnittstelle (entsprechend den Schnittstellen 234 und 222) mit dem Simulationsdatenprogramm 210 in Verbindung stehen. Insbesondere ist es moglich, dass das Steuerdatenprogramm nicht nur die Steuerung der Beschallungsanlage 104 über die Schnittstelle 224 in Form einer Übermittlung von Konfigurationsdaten, sondern zusätzlich eine Ablaufsteuerung der Messungen einschließlich einer im Rahmen des Messablaufs erfolgenden Inbetriebnahme der Beschallungsanlage und einer der jeweiligen Messung entsprechenden Auswertung der Messergebnisse im Akustik-Messdatenprogramm 230 durchführt. Eine solche Interaktion zwischen Steuerdatenprogramm 220 und Akustik-Messdatenprogramm 230 ist durch die Steuerdatenschnittstelle 225 angedeutet. Über diese Steuerdatenschnittstelle 225 können dem Akustik-Messdatenprogramm 230 auch geeignete Messpunkte fur das Beschallungssystem 100, beispielsweise Positionen im Beschallungsraum 102, an denen Mikrophone 232 aufzustellen sind, ubermittelt werden, die das Simulationsdatenprogramm 210 bestimmt hat. Das Simulationsdatenprogramm 210 kann diese geeigneten Messpunkte abhängig von den übermittelten Messergebnissen 106 auswahlen und dem Steuerdatenprogramm 220 übermitteln.
Das Simulationsdatenprogramm 210 kann die Messergebnisse 106 des Akustik-Messdatenprogramms 230 mit seinen Simulationsergebnissen vergleichen und basierend auf dem Vergleich die geeigneten Messpunkte für das Beschallungssystem 100 auswählen. So kann das Simulationsdatenprogramm 210 für weitere Messungen (d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem bereits erste Messungen durchgeführt wurden) beispielsweise nur derartige Messpunkte auswahlen, für welche die Messergebnisse 106 des Akustik-Messdatenprogramms 230 von den Simulationsergebnissen des Simulierens signifikant abweichen, um damit die Anzahl möglicher Messpunkte zu reduzieren und die Messzeit signifikant zu verkurzen.
Mit dem Steuerdatenprogramm 220 kann eine korrekte Funktion von Anlagenteilen der Beschallungsanlage 104 überprüft werden. Das Steuerdatenprogramm kann netzwerkgestützt arbeiten. Alternativ können Simulationsdatenprogramm 210 und Steuerdatenprogramm 220 auch als zusammenhängendes Programmmodul realisiert sein.
Das Simulationsdatenprogramm 210 kann auch als eigenstandiges Programmmodul verwendet werden. Es hat die Funktion, ein Beschallungssystem 100 zu simulieren, Konfigurationsparameter 116 der Beschallungsanlage 104 des Beschallungssystems 100 zu liefern und in Abhangigkeit von Messergebnissen 106 der mit den gelieferten Konfigurationsparametern 116 eingemessenen Beschallungsanlage 104 die Simulation durch Aktualisierung von Simulationsparametern anzupassen, so dass eine Abweichung zwischen Simulationsergebnissen und Messergebnissen 106 des Beschallungssystems 100 verringert oder gar kompensiert wird. Damit kann die Simulation wesentlich genauer ausgefuhrt werden, als es fur herkömmliche Simulationen ohne Auswertung von Messergebnissen 106 moglich ist. Das Simulationsdatenprogramm 210 verfugt zu diesem Zweck über eine Schnittstelle zu der Beschallungsanlage 104, die dazu geeignet ist, die Konfigurationsparameter 116 zu übermitteln. Beispielsweise kann diese Schnittstelle uber ein Steuerdatenprogramm 220, wie in 2 gezeigt, realisiert sein. Das Simulationsdatenprogramm 210 verfugt ferner über eine Schnittstelle zu dem Akustik-Messdatenprogramm 230, über welche die Messergebnisse 106 zur Beeinflussung der Simulationsparameter empfangen und Informationen über geeignete Messpunkte übertragen werden konnen.
3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage 304 mit einem Subwoofer-Array gemaß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Beschallungssystem 100 umfasst eine Beschallungsanlage 304 mit funf Tieftonlautsprechern (Subwoofer-Array) 311 bis 315 und einem Fünfkanal-Verstarker 320, der fünf Ausgänge x1 bis x5 aufweist, die jeweils mit einem entsprechenden Tieftonlautsprecher 311 bis 315 verbunden sind. Während in diesem Ausfuhrungsbeispiel eine Anzahl von fünf zur Veranschaulichung gewahlt wurde, können andere Ausführungsbeispiele auch jede andere ganze Zahl an Tieftonlautsprechern 311 bis 315 bzw. Kanälen x1 bis x5 aufweisen. Ferner müssen die fünf Ausgänge x1 bis x5 nicht Ausgange desselben physikalischen Verstarkers sein. So können beispielsweise die Ausgänge x1 bis x4 an einem Vierkanal-Verstärker A angeschlossen und der Ausgang x5 mit weiteren Ausgängen x6 bis x8 an einem zweiten Vierkanal-Verstärker B angeschlossen sein. Die Beschallungsanlage 304 ist in einem Beschallungsraum 102 aufgestellt.
Als Subwoofer-Array bezeichnet man eine verteilte Anordnung von mehreren, beispielsweise zwei bis ca. 25 Tieftonlautsprechern (Quellen). Zweck der Anordnung ist die möglichst gleichmaßige Verteilung der verfugbaren Tieftonenergie uber einen definierten Zuhörerbereich, d. h. dem Teil des Beschallungsraums 102, in dem die Zuhörer Platz nehmen. Die Anordnung der Quellen erfolgt bei einer typischen Live-Beschallung ublicherweise äquidistant auf einer horizontalen Linie vor der Buhne. Kleine Abweichungen sowohl beim Abstand der Quellen als auch von der exakten Linie sind ohne nennenswerte Einschränkungen der Funktion möglich um beispielsweise die Positionen an ein vorhandenes Bühnenbild oder ähnliches anzupassen. Die mögliche Positionierung, sowie die zur gewünschten Pegelverteilung nötigen Einstellungen in der Signalbearbeitung der einzelnen Quellen, in 3 mittels des Funfkanal-Verstärkers 320, kann mit entsprechender Software simuliert und optimiert werden.
Entscheidend für die gewunschte Funktion ist jedoch die zur tatsachlichen Position der jeweiligen Quelle passende Signalbearbeitung, daruber hinaus auch die korrekte Zuordnung (Verkabelung) der Quellen zu den ihnen zugedachten und mit der entsprechenden Signalbearbeitung beaufschlagten Verstärker(kanäle). Eine Abweichung der tatsächlichen Position gegenüber der bei der Simulation verwendeten Position ist prinzipiell meist kein Problem, jedoch sollte die Signalbearbeitung der entsprechenden Quelle(n) angepasst werden. Eine schnelle messtechnische Ermittlung der tatsachlichen Positionen der Quellen, sowie eine Verifikation der korrekten Zuordnung zum entsprechenden Verstarker(kanal) und damit zur zugedachten Signalbearbeitung der einzelnen Quellen, wird in diesem Ausführungsbeispiel aufgezeigt.
Die verteilte Anordnung von Tieftonlautsprechern kann eine Gruppe von Lautsprechern, die von mehreren Verstarkerkanälen betrieben wird, umfassen. Dabei kann jede Quellposition aus mehreren Lautsprechern bestehen, die mit identischer Signalbearbeitung (englisch: „signal processing”) eine funktionale Gruppe bilden.
Aus der Simulation sind die Anzahl der verwendeten Quellen sowie ihre theoretischen Positionen bekannt. Daraus konnen nun ein geeigneter Messpunkt ermittelt und vorgeschlagen werden, beispielsweise in kleinem Abstand direkt vor einer Quelle am Rand des gesamten Arrays. Dort wird ein Messmikrophon 322 positioniert. Die Messung von Impulsantworten, aus denen die absolute Signallaufzeit der einzelnen Quellen ersichtlich ist, kann nun vollautomatisch z. B. unter Steuerung des Steuerdatenprogramms 220 ablaufen: Entfernen jeglicher die Laufzeit beeinflussenden Signalbearbeitung in den Verstarkerkanalen; Einschalten der ersten Quelle; Messung; Speichern der Messergebnisse; Abschalten der ersten Quelle; Einschalten der zweiten Quelle; Messung; Speichern der Messergebnisse; Abschalten der zweiten Quelle; etc. Gegebenenfalls kann die ursprungliche Signalbearbeitung jeweils wieder eingeschaltet werden. Aus den absoluten Signallaufzeiten lassen sich nun die Abstände der einzelnen Quellen zur Messposition bestimmen unter der Annahme, dass die Schallgeschwindigkeit bekannt und konstant ist. Diese Abstände der einzelnen Quellen können dann mit den Positionsdaten aus der Simulation verglichen werden. Eventuell vorhandene Abweichungen können mitgeteilt und entweder manuell oder automatisch durch Datenübernahme korrigiert werden, oder bei einer möglichen Einschränkung der Variablen kann die freie Koordinate errechnet werden und zur Korrektur der Simulationsparameter vorgeschlagen werden. Zum Beispiel sind die Positionen tatsächlich exakt auf einer Linie, so dass damit eine Koordinate bekannt ist, wahrend es jedoch Abweichungen im Abstand der Quellen gibt. Diese werden von dem Simulationsdatenprogramm 210 zur Korrektur der Simulationsparameter übernommen. Daraus kann nun das Simulationsdatenprogramm 210 wiederum eine erneute Optimierung der Signalbearbeitung der einzelnen Quellen an die tatsachlichen Positionen durchführen und an die entsprechenden Verstarker(kanale) übermitteln. Wird eine fehlerhafte Verkabelung festgestellt, wie z. B. derart, dass einzelne Quellen und zugedachte Verstarkerkanale vertauscht sind, kann darauf hingewiesen werden und die Verkabelung entweder manuell korrigiert werden oder die Zuordnung der Verstärker(kanäle) in der Steuersoftware (z. B. Steuerdatenprogramm 220) entsprechend der realen Verkabelung korrigiert werden.
In dem Ausfuhrungsbeispiel der 3 wird das Einmessen 324 mit einem Mikrophon 322 durchgeführt, das in diesem Ausführungsbeispiel nahe dem ersten Tieftonlautsprecher 311 aufgestellt ist, natürlich aber auch an jeder anderen Stelle im Beschallungsraum 102 angeordnet sein kann, an welcher aussagekräftige Messergebnisse erhalten werden können. Die Messung 324 wird über eine Steuerung 330 koordiniert, wobei fünf Teilmessungen M1 bis M5 nacheinander ausgeführt werden, bei denen je einer der Verstarkerkanale x1 bis x5 mit einem Testsignal beaufschlagt wird. Dabei ist M1 die Teilmessung, bei der der Tieftonlautsprecher 311 mit einem Testsignal „1” beaufschlagt werden soll, M2 die Teilmessung, bei der der Tieftonlautsprecher 312 mit einem Testsignal „1” beaufschlagt werden soll, M3 die Teilmessung, bei der der Tieftonlautsprecher 313 mit einem Testsignal „1” beaufschlagt werden soll, M4 die Teilmessung, bei der der Tieftonlautsprecher 314 mit einem Testsignal „1” beaufschlagt werden soll und M5 die Teilmessung, bei der der Tieftonlautsprecher 315 mit einem Testsignal „1” beaufschlagt werden soll. Die Teilmessungen M1 bis M5, entsprechend den Signalpegeln am Mikrophon 322, sind jeweils als Diagramme dargestellt.
Bei der ersten Teilmessung M1 ist der Abstand von dem ersten Tieftonlautsprecher 311 zum Mikrophon 322 am geringsten, so dass nach einer Zeit t1 der Sendeimpuls „1” am Mikrophon eintrifft und aufgezeichnet wird. Bei der zweiten und dritten Teilmessung M2 und M3 sind die Abstande zwischen Lautsprechern 312, 313 und Mikrophon 322 etwas großer, die Sendeimpulse „1” treffen zu den Zeiten t2 bzw. t3 am Mikrophon 322 ein. Bei der vierten Teilmessung M4 braucht das Testsignal „1” wesentlich langer, um am Mikrophon 322 einzutreffen, was dadurch verursacht ist, dass der vierte Verstarkerkanal x4 (fehlerhaft) mit dem fünften Tieftonlautsprecher 315 verbunden ist, und so den weitesten Weg zurückzulegen hat. Bei der fünften Teilmessung M5 braucht das Testsignal „1” nicht mehr ganz so lange wie bei der vierten Testmessung M4, um am Mikrophon 322 einzutreffen, was dadurch verursacht ist, dass der funfte Verstarkerkanal x5 (fehlerhaft) mit dem vierten Tieftonlautsprecher 314 verbunden ist. Es liegen somit vertauschte Anschlusskabel zwischen dem vierten x4 und dem funften x5 Verstärkerkanal vor. Aus den Messergebnissen 306 lasst sich dieser Kabelvertauschungsfehler erkennen. Ferner lassen die Messergebnisse erkennen, dass die einzelnen Tieftonlautsprecher 311 bis 315 nicht ganz äquidistant aufgestellt sind, d. h. dass ein Äquidistanzfehler vorliegt. So ist der Abstand zwischen erstem 311 und zweitem 312 Lautsprecher etwas größer und der Abstand zwischen zweitem 312 und drittem 313 Lautsprecher etwas kleiner als der Durchschnitts- bzw. Sollwert. Die Steuerung 330 des Messablaufs kann beispielsweise im Steuerdatenprogramm 220 implementiert sein.
Bei Verwendung der Messergebnisse 306 für eine erneute Simulation 340 lässt sich dieser Kabelvertauschungsfehler im Modell des Beschallungssystems 100 korrigieren. Die nachste Messung 324 kann so angesteuert werden, dass die vierte Teilmessung M4 den funften Verstärkerkanal x5, und damit korrekterweise den vierten Tieftonlautsprecher 314 ansteuert und dass die fünfte Teilmessung M5 den vierten Verstarkerkanal x4, und damit korrekterweise den fünften Tieftonlautsprecher 314 ansteuert. Somit lässt sich der Kabelvertauschungsfehler durch entsprechende Berücksichtigung der Kabelanschlüsse im Simulationsmodell kompensieren.
Der Äquidistanzfehler kann beispielsweise dadurch ausgeglichen werden, dass die in der Simulation verwendeten Positionen der Tieftonlautsprecher 314 gemaß den erhaltenen Messwerten korrigiert werden, d. h. die Simulation verwendet nun als Simulationsparameter die durch Messung ermittelten tatsachlichen Positionen. Dadurch nahern sich die Simulationsergebnisse der Realitat an und bewirken, dass bei nachfolgenden Messungen Abweichungen zwischen den Simulationsergebnissen und den Messergebnissen geringer und gleichzeitig aussagekräftiger werden.
Neben oder zusammen mit dem Kabelvertauschungsfehler durch vertauschte Anschlusskabel läßt sich auch ein Verpolungsfehler kompensieren, der dadurch entsteht, dass die Polaritaten, d. h. die Anschlüsse fur „plus” und „minus” vertauscht sind.
Alternativ zu dem in 3 beispielhaft verwendeten Subwoofer-Array kann auch ein vertikales Line-Array genutzt werden. Als vertikales Line-Array bezeichnet man eine Anzahl Lautsprecherboxen, die direkt, möglichst luckenlos untereinander angeordnet werden. Das gewunschte Abstrahlprofil wird mittels einer Kombination aus mechanischer Winkelung und elektrischer Ansteuerung der einzelnen Quellen eingestellt. Auch hier ist fur eine korrekte bzw. wunschgemäße Funktion eine definierte Zuordnung der einzelnen Quellen/Gruppen von Quellen zu den Verstärker(kanalen) erforderlich. Analog zum Verfahren fur ein Subwoofer-Array kann auch hier die korrekte Zuordnung der Quellen zu den jeweils zugedachten Verstärkern überprüft und ggf. korrigiert werden. Eine geeignete Position fur die Messung wäre hier z. B. so zu wählen, dass eindeutige Laufzeiten zu den (Gruppen von) Quellen auftreten. Eine solche geeignete Position ist aus den Simulationsdaten leicht zu ermitteln. Die prinzipielle Vorgehensweise bzw. der Programmablauf ist dann ähnlich zu dem in 3 dargestellten.
4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erlauterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage bezüglich einer Frequenzgangoptimierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 4 und auch in der weiter unten beschriebenen 5 sind die Abkürzungen „LINE”, „ARC”, „CPL”, „HFC”, „TOP”, „SUB”, „CUT” und „XO” bzw. „X/O” dargestellt, die an dieser Stelle kurz erläutert werden sollen.
„LINE” ist eine Betriebsart, die eine Kompensationscharakteristik zu Verfügung stellt, um einen linearen Frequenzgang zu erhalten. Je nach Länge und Krummung eines Line-Arrays ergibt sich durch die spektral unterschiedliche Summation der einzelnen Quellen, d. h. der Boxen im Array, am Hörort ein anderer Gesamtfrequenzgang. Anschaulich kann man sich dies in etwa so vorstellen, dass ein vollkommen gerades Array an einem weit entfernten Hörort alle zu übertragenden Frequenzen maximal koharent summiert, da die Unterschiede in den Weglängen von der Quelle zum Horort klein sind gegen die Wellenlängen selbst der höchsten Frequenzen. Nahert man sich diesem Array, so kommen ab einer gewissen Entfernung die Weglangenunterschiede in die Größenordnung der Wellenlängen der hochsten interessierenden Frequenzen. Daraus folgt, dass die Kohärenz der Summation fur diese Frequenzen zuruckgeht, denn der Pegel der hohen Frequenzen wird relativ zu den tieferen Frequenzen geringer. Da die typische Horentfernung von einem Line-Array durchaus innerhalb dieses Bereiches liegen kann, muss dieses Verhalten kompensiert werden um einen linearen Frequenzgang zu erhalten. Die hierfur notwendige Kompensationscharakteristik stellt die Betriebsart ”LINE” am Controller-Verstärker zur Verfugung.
Ein ähnlicher Effekt stellt sich bei Krümmung des Arrays ein. Wieder anschaulich betrachtet hort ein Zuhörer im Zielbereich eines gekrümmten Arrays bei hohen Frequenzen, deren Wellenlängen im Bereich der Weglängendifferenzen zu benachbarten Quellen liegen, immer nur die koharente Summe der Schallpegel eines kleinen Teils des Arrays, während er am selben Ort bei tiefen Frequenzen die Summe der Schallpegel nahezu des gesamten Arrays hort. Die hier notige Kompensation stellt die Betriebsart ”ARC” zur Verfugung.
Die Auswirkungen auf den Summenfrequenzgang dieser beiden Effekte sind zwar prinzipiell gleich, d. h. es ist mehr Tieftonanteil als Hochtonanteil horbar; durch die jeweils unterschiedlichen geometrischen Verhältnisse sind die Auswirkungen jedoch stark unterschiedlich auf der Frequenzachse. Durch die passende Wahl der Betriebsart für die typischen Bereiche eines Arrays (oben: keine bis wenig Krummung → LINE; unten: große Krummung → ARC) ergibt sich eine gemeinsame Stellgröße ”CPL” (Abkurzung für ”Coupling”, akustische Kopplung des Arrays), die auf alle ansteuernden Controller-Verstarker eines Arrays anwendbar ist und fur weitgehend konsistente Frequenzgange im Zielbereich sorgt.
Die Betriebsart „HFC” („High Frequency Compensation”, Hochfrequenzkompensation) bietet eine typische Standardkompensation in mehreren Stufen fur die molekulare Absorption der hohen Frequenzen in Luft fur eine je Stufe definierte Entfernung fur eine festgelegte (typische) Temperatur und Luftfeuchte. Dieser liegt die standardisierte Berechnung der Luftabsorption von Schall nach dem Standard „ISO 9613" zugrunde.
„TOP” ist eine Bezeichnung fur ein voll ausgebautes („Fullrange”) Beschallungssystem, d. h. ein Breitbandbeschallungssystem oder Breitbandlautsprechersystem. Mittels der CUT-Funktion (= Low-Cut), wobei die Bezeichnung „CUT” für Tieftonabsenkung steht, wird der Tiefbass Bereich, typischerweise im Frequenzbereich f < 100 ... 150 Hz, per Hochpassfilter abgesenkt, um die Aussteuergrenze mit breitbandigen Signalen zu erhohen. Das macht man vor allem dann, wenn man zusätzlich ein als ”SUB” bezeichnetes Subwoofersystem, d. h. ein Tieftonlautsprechersystem, einsetzt. Der typische Ubertragungsbereich eines SUB-Systems belauft sich von etwa 30 bis 40 Hz bis zu etwa 100 bis 150 Hz. Die meisten Beschallungssysteme sind bereits konzeptionell in TOPs und SUBs aufgeteilt.
Mit ”XO” als Abkürzung für ”Crossover frequency” bzw. Trennfrequenz oder Ubergangsfrequenz bezeichnet man die resultierende akustische Übergangsfrequenz als die Frequenz oberhalb derer der TOP-Lautsprecher den überwiegenden Teil des gesamten Schalldruckpegels wiedergibt.
In 4 ist eine Messprozedur zum Ablauf einer Frequenzgangoptimierung dargestellt. Das System, d. h. das Beschallungssystem, wird in einem ersten Schritt 401 simuliert. In einem zweiten Schritt 402 wird das System, d. h. das reale Beschallungssystem entsprechend der Simulation vorkonfiguriert. Konfigurationsparameter sind „LINE/ARC”, „HFC”, „CPL” und „CUT”. In einem dritten Schritt 403 werden Messpositionen festgelegt und in einem vierten Schritt 404 wird die Messung durchgefuhrt. Wie bereits erlautert, konnen die Messergebnisse 420 der Messung in einem erneuten Simulationsschritt 401 ausgenutzt werden, um das Simulationsmodell an das durch die Messung ermittelte reale System anzupassen. Damit kann im Simulationsschritt 401 ein angepasstes bzw. korrigiertes System bestimmt werden, mit dem dann das reale Beschallungssystem im Schritt 402 konfiguriert werden kann.
Nach Festlegen von korrigierten Messpositionen 403 und der Messung 404 werden Zonen des Beschallungsraumes gemittelt 405, beispielsweise durch Einteilung in die Bereiche „nah”, „mittel” und „fern”. In einem anschließenden Schritt 406 wird die Hochtonwiedergabe verglichen. Falls sie sich nicht als konsistent uber die Entfernung herausstellt 407, sollte die Luftabsorption kompensiert 408 und dann erneut gemessen werden 404. Ist die Hochtonwiedergabe konsistent uber die Entfernung, so kann der Gesamtmittelwert über alle Messungen gebildet werden 409, der Zielfrequenzgang festgelegt und die Entzerrung durchgeführt werden 410, wobei die Eigenschaften des Raums und des System zu beachten sind 411. Schließlich kann mittels Kontrollhörens 412 getestet werden, ob das Beschallungssystem gut klingt, und falls dies nicht der Fall ist, eine erneute Entzerrung durchgeführt werden 410. Bei gutem Klang des Beschallungssystems kann dann zur Laufzeitanpassung das Ergebnis gemessen werden 413.
Bei der Verifikation des Frequenzgangs bzw. der Equalizer-Einstellungen handelt es sich vornehmlich um den Frequenzgang eines komplexen Arrays, der Frequenzgang eines einzelnen, d. h. ohne Arrayverbund eingesetzten Lautsprechers wird als angemessen betrachtet. Die Messung des Frequenzganges eines gesamten Arrays an geeigneten Positionen kann zur Verifikation sowohl der vertikalen Gesamtausrichtung des gesamten Arrays, als auch im wesentlichen der einzelnen Quellen innerhalb eines Line-Arrays herangezogen werden. Da jedes Array je nach Konfiguration d. h. Anzahl der verwendeten Einzelboxen, deren Winkel zueinander, dem sogenannten Splaywinkel, und der Gesamtneigung an verschiedenen Positionen im Zielbereich charakteristische unterschiedliche Frequenzgänge erzeugt, kann durch eine festgestellte Übereinstimmung zwischen Simulation und Realitat (Messung) an wenigen Positionen der mechanische Aufbau, beispielsweise Splaywinkel und Gesamtneigung, verifiziert werden. Ist eine Übereinstimmung hinreichend genau, kann die aufwandige Messung und Mittelung vieler verschiedener Messungen hinfällig werden. Vielmehr kann für eine praktisch beliebig große Anzahl an Horpositionen der resultierende Gesamtfrequenzgang berechnet werden und aus der Mittelung geeigneter Teilbereiche die Equalizereinstellungen fur die verschiedenen Zielbereiche der Arrayteile berechnet werden, jeweils für den Nahbereich, den mittleren Entfernungsbereich und den Fernbereich. Eine auf Erfahrung basierende Auswahl geeigneter bzw. repräsentativer Punkte für tatsächliche Messungen wird damit hinfallig.
Zur Verifikation der atmosphärischen Parameter fur die Luftabsorption kann wie im Folgenden beschrieben vorgegangen werden. Durch einfachen Vergleich einer Frequenzgangmessung in bekannter Entfernung, beispielsweise ermittelbar aus der Signallaufzeit, mit dem bekannten Frequenzgang eines Lautsprechers in einer Referenzentfernung kann die tatsachliche frequenzabhängige Absorption pro Entfernungseinheit ermittelt werden. Eine einfache Optimierung durch Variation der Großen Temperatur und Luftfeuchtigkeit kann die exakten wirksamen Werte dieser Parameter liefern, sofern deren Parameterraum grob eingeschrankt werden kann. Die notigen Einschränkungen sind jedoch relativ offensichtlich und konnen auch ohne Messgeräte zuverlassig getroffen werden. Beispielsweise ist eine Aussage, ob die Lufttemperatur eher bei 20°C oder bei 5°C liegt, zuverlässig auch ohne Thermometer zu treffen. Die Berechnung der atmospharischen Absorption von Schall ist in der ISO 9613-1 standardisiert.
5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erlauterung eines Verfahrens zum Einmessen einer Beschallungsanlage bezüglich einer Laufzeitanpassung gemaß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. Es ist eine Messprozedur zum Ablauf einer Laufzeitanpassung zwischen Subwoofer und Hauptsystemen dargestellt. Das System, d. h. das Beschallungssystem, wird in einem ersten Schritt 501 simuliert. In einem zweiten Schritt 502 wird das System, d. h. das reale Beschallungssystem entsprechend der Simulation vorkonfiguriert. Konfigurationsparameter sind „X/O” und „Delay”. In einem dritten Schritt 503 wird das Pegelverhaltnis zwischen den Parametern „TOP” und „SUB” eingestellt, in einem vierten Schritt 504 der akustische Übergangsbereich ermittelt, in einem funften Schritt 505 Messpositionen ausgewählt und in einem sechsten Schritt 506 die Tops und die Subs gemessen. Die Messergebnisse 520 konnen in einem erneuten Simulationsschritt 501 ausgenutzt werden, um das Simulationsmodell an das durch die Messung ermittelte reale System anzupassen. Damit kann im Simulationsschritt 501 ein angepasstes bzw. korrigiertes System bestimmt werden, mit dem dann das reale Beschallungssystem im Schritt 502 konfiguriert werden kann.
Nach Einstellen des Pegelverhältnis zwischen TOP und SUB 503, Ermitteln des akustischen Übergangsbereichs 504, Auswählen der Messposition 505 und Messen 506 der Tops und Subs wird geprüft 507, ob Ankunftszeiten des Schalls innerhalb weniger Millisekunden liegen. Ist dies nicht der Fall, so kann die Delayzeit bzw. Verzögerungszeit des „fruhen” Systemteils angepasst werden 508 und dann die Tops und Subs erneut gemessen werden 506. Liegen die Ankunftszeiten jedoch innerhalb weniger Millisekunden 507, so kann die Phasendifferenz „pdeg” bei der Trennfrequenz ermittelt werden 509, die Möglichkeit des Verpolens geprüft werden 510 und die Delayzeit fur den „fruhen” Systemteil nach der Formel t = (pdeg/360)·T berechnet werden 511, bevor eine Endkontrolle durchgeführt werden kann 512.
Bei Aufstellung sowohl eines Subwoofer-Arrays als auch eines Line-Arrays, wobei das Line-Array als Hauptsystem bezeichnet werden kann, lasst sich das Time-Alignment, d. h. die zeitliche Ausrichtung zwischen Hauptsystem und Subwoofer-Array oder einzelnem Subwoofer, bestimmen. Sind die relativen Quellenpositionen verifiziert, z. B. mittels der oben beschriebenen Verfahren, so kann deren korrektes Time-Alignment bzw. deren Zeitausrichtung ohne weitere Messung für jeden gewünschten Ort aus der Simulation bestimmt werden. Dazu lässt sich das in 5 illustrierte Verfahren verwenden.
Alternativ kann zusatzlich zu dem Hauptsystem noch ein Nebenbeschallungssystem, ein sogenanntes Fill-System, aufgestellt werden. Dieses wird beispielsweise zur Nahfeldbeschallung, zur Beschallung von Bereichen unter Balkonen etc. genutzt. Ziel ist hier in den allermeisten Fallen eine möglichst gute zeitliche Kohärenz, idealerweise über den gesamten relevanten Abstrahlbereich der Fill-Systeme, zu erhalten. Da dies aus geometrischen Gründen nur selten vollständig moglich ist, muss hier ein möglichst guter Kompromiss uber den relevanten Bereich gefunden werden. Bei Kenntnis der verwendeten Systeme bezuglich ihrer raumlichen Abstrahlcharakteristik, ihrer ungefahren Position und ihrer Beschallungsrichtung kann mit Hilfe einer einfachen Optimierungsroutine in der Simulation ein Punkt bzw. eine Achse vorgegeben werden, auf der ein exaktes Alignment durchgeführt werden muss, um das Zielkriterium uber den gesamten relevanten Bereich möglichst gut zu erreichen.
Alternativ konnen zusätzlich zu dem Hauptsystem noch ein zweites oder mehrere weitere Hauptsysteme aufgestellt werden. Oft ist fur die vollständige Beschallung einer Arena oder eines Stadions der Einsatz mehrerer Hauptsysteme notwendig, da der horizontale Abstrahlbereich eines Hauptsystems bzw. Hauptarrays nicht für den gesamten Winkelbereich ausreicht. Da die verwendeten Systeme im Allgemeinen außerhalb ihres nominellen Abstrahlwinkels zügig im Pegel abfallen, ist das wesentliche Kriterium die Herstellung möglichst exakter zeitlicher Kohärenz im Übergangsbereich zwischen zwei Quellen auf der Achse, auf der die beiden Quellen gleichen Pegel erzeugen. Sind nun neben der Ausrichtung die exakten Positionen im Raum bekannt, wiederum verifizierbar gemäß Ausführungsbeispiel der 3, so kann ohne weitere Messung ein Einstellwert berechnet, vorgeschlagen und ubernommen werden. Sind die Positionen wenigstens soweit bekannt, dass durch kleine zu erwartende Abweichungen keine nennenswerten Pegelverschiebungen zu erwarten sind, so kann ein geeigneter Messpunkt, an dem ein exaktes Alignment einzustellen ist, vorgeschlagen werden. Befindet sich nun ein Messmikrofon am geeigneten Ort, so kann der Alignmentprozess folgendermaßen automatisch durchgeführt werden: nur Referenzsystem einschalten; Messung; nur zweites System einschalten; Messung. Aus der Differenz der gemessenen Ankunftszeiten ergibt sich direkt die nötige (zusatzliche) Verzögerungszeit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standard „ISO 9613” [0053]
ISO 9613-1 [0059]

Claims

Verfahren zum Einmessen einer Beschallungsanlage (104), mit den Schritten: Simulieren (120) eines Beschallungssystems (100) auf der Basis von Simulationsparametern, wobei das Beschallungssystem (100) die Beschallungsanlage (104) sowie einen Beschallungsraum (102) umfasst und das Simulieren (120) Konfigurationsparameter (116) der Beschallungsanlage (104) liefert; Konfigurieren (122) der Beschallungsanlage (104) mit den durch die Simulation gewonnenen Konfigurationsparametern (116); Betreiben der Beschallungsanlage (104) und Durchfuhrung von Akustikmessungen (124) im Beschallungsraum (102); und Anpassen (126) der Simulationsparameter in Abhängigkeit von Messergebnissen (106) der Akustikmessungen (124).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen (126) der Simulationsparameter bei einer erneuten Simulation mit den angepassten Simulationsparametern neue Konfigurationsparameter (116) liefert, die eine Verbesserung der Ubereinstimmung von Simulationsergebnissen und Messergebnissen (106) bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Simulationsparameter Abmessungen des Beschallungsraums (102) und/oder raumliche oder schalltechnische Konfigurationsdaten der Beschallungsanlage (104) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messergebnisse (106) eine Laufzeitverzogerung, eine frequenzabhangige Pegelverteilung, eine Impulsantwort, einen Frequenzgang, ein Nachhallverhalten und/oder Sprachverständlichkeitsmaße des Beschallungsraums umfassen.
Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, wobei das Konfigurieren (122) der Beschallungsanlage (104) elektrisch durch Anderung von Anlageeinstellungen oder baulich durch Umpositionierung von Teilen der Beschallungsanlage (104) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschallungsanlage (104) eine verteilte Anordnung von mehreren Tieftonlautsprechern aufweist und jeder Tieftonlautsprecher einem Verstärkerkanal zugeordnet ist, ferner umfassend: Wählen eines geeigneten Messpunkts; Betreiben der Beschallungsanlage (104) mittels sequentiellen Ansteuerns der einzelnen Tieftonlautsprecher und Messens (124) zugehöriger Schalllaufzeiten; Bestimmen von Abstanden der einzelnen Tieftonlautsprecher zu dem gewählten Messpunkt aus den gemessenen Schalllaufzeiten; und Einstellen der Simulationsparameter, so dass die Simulationsparameter mit den ermittelten Abstanden der einzelnen Tieftonlautsprecher und/oder der aus den Abständen ermittelten Zuordnung der einzelnen Tieftonlautsprecher zu den Verstärkerkanälen übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anordnung derart verteilt ist, dass die Tieftonlautsprecher in funktionale Gruppen zusammengefaßt sind und Tieftonlautsprecher einer jeweiligen funktionalen Gruppe mit gleicher Signalverarbeitung betrieben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschallungsanlage (104) ein vertikales Line-Array mit mehreren Schallquellen aufweist, wobei ein Abstrahlprofil des Line-Array durch die Positionierung der Schallquellen zueinander und die elektrische Ansteuerung der Schallquellen beeinflusst wird, ferner umfassend: Wählen eines geeigneten Messpunkts; Betreiben der Beschallungsanlage (104) mittels sequentiellen Ansteuerns der Schallquellen des Line-Array und Messens zugehöriger Schalllaufzeiten; und Einstellen der Simulationsparameter, so dass die Simulationsparameter mit der anhand der Schalllaufzeiten ermittelten Positionierung der einzelnen Schallquellen und/oder Zuordnung der elektrischen Ansteuerung zu den einzelnen Schallquellen des Line-Array übereinstimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschallungsanlage (104) einen Entzerrer aufweist und das Konfigurieren der Beschallungsanlage (104) mit den durch die Simulation gewonnenen Konfigurationsparametern (116) das Einstellen von Koeffizienten des Entzerrers entsprechend den Konfigurationsparametern (116) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, bei dem die Beschallungsanlage (104) ein Lautsprecher-Array aufweist, das uber einen Equalizer angesteuert wird, ferner umfassend: Wahlen geeigneter Messpunkte; Messen eines Frequenzgangs des Lautsprecher-Array an den gewahlten Messpunkten; und Verifizieren eines mechanischen Aufbaus des Lautsprecher-Array durch Vergleich des gemessenen Frequenzgangs des Lautsprecher-Array mit einem simulierten Frequenzgang.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei bei einer signifikanten Abweichung zwischen dem gemessenen Frequenzgang des Lautsprecher-Array und einem beim Simulieren (120) des Beschallungssystems (100) ermittelten simulierten Frequenzgang der Equalizer derart eingestellt wird, dass die Abweichung kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend: Bestimmen eines Time-Alignment zwischen den Lautsprechern des Lautsprecher-Array für einen vorgegebenen Ort des Beschallungsraumes (102).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend: Bestimmen einer Luftabsorption mittels Vergleichs des gemessenen Frequenzgangs mit einem bekannten Referenz-Frequenzgang.
Computerprogrammprodukt (200) zum Einmessen einer Beschallungsanlage (104), umfassend: ein Simulationsdatenprogramm (210), das ausgelegt ist, ein die Beschallungsanlage (104) und einen Beschallungsraum (102) umfassendes Beschallungssystem (100) auf der Basis von Simulationsparametern zu simulieren, wobei das Simulieren Konfigurationsparameter (116) der Beschallungsanlage (104) liefert; ein Steuerdatenprogramm (220), das ausgelegt ist, die Beschallungsanlage (104) mit den gelieferten Konfigurationsparametern (116) zu konfigurieren; und ein Akustik-Messdatenprogramm (230), das ausgelegt ist, Akustikmessungen im Beschallungsraum (102) durchzuführen; wobei das Simulationsdatenprogramm (210) ferner ausgelegt ist, die Simulationsparameter in Abhangigkeit von Messergebnissen (106) der Akustikmessungen anzupassen.
Computerprogrammprodukt (200) nach Anspruch 14, bei dem das Akustik-Messdatenprogramm (230) eine Schnittstelle (234) zu dem Simulationsdatenprogramm (210) aufweist, um dem Simulationsdatenprogramm (210) auf Messergebnissen (106) basierende Informationen zu ubermitteln.
Computerprogrammprodukt (200) nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Steuerdatenprogramm (220) eine Schnittstelle (224) zu der Beschallungsanlage (104) aufweist, um einzelne Komponenten oder Gruppen von Komponenten der Beschallungsanlage (104) mit den Konfigurationsparametern (116) zu konfigurieren.
Computerprogrammprodukt (200) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das Simulationsdatenprogramm (210) ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von Messergebnissen (106) der Akustikmessungen geeignete Messpunkte für das Beschallungssystem (100) auszuwahlen.
Computerprogrammprodukt (200) nach Anspruch 17, bei dem das Simulationsdatenprogramm (210) ausgelegt ist, um die Messergebnisse (106) des Akustik-Messdatenprogramms (230) mit den Simulationsergebnissen zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich die geeigneten Messpunkte fur das Beschallungssystem (100) auszuwählen.
Simulationsdatenprogramm (210) zum Simulieren eines eine Beschallungsanlage (104) und einen Beschallungsraum (102) umfassenden Beschallungssystems (100) auf der Basis von Simulationsparametern, wobei das Simulationsdatenprogramm (210) ausgelegt ist, Konfigurationsparameter (116) der Beschallungsanlage (104) zu liefern, und wobei das Simulationsdatenprogramm (210) eine Messdatenschnittstelle (234) aufweist, uber welche dem Simulationsdatenprogramm (210) auf Messergebnissen (106) von im Feld durchgeführten Akustik-Messungen beruhende Informationen zuleitbar sind, die eine Anpassung der Simulationsparameter an die realen Bedingungen bewirken.
Simulationsdatenprogramm (210) nach Anspruch 19, ferner aufweisend: eine Schnittstelle (222), die ausgelegt ist, die Konfigurationsparameter (116) an die Beschallungsanlage (104) zu ubermitteln.