DE102015110938A1 - Method for modifying an impulse response of a sound transducer - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103), wobei aus der Impulsantwort (201) mittels Fourier-Transformation (202) ein komplexer Frequenzgang (203) bestimmt wird, wobei der komplexe Frequenzgang (203) in einen Amplitudengang (204) und einen Phasengang (205) zerlegt wird, wobei ein digitaler Tiefpassfilter (206) auf den Amplitudengang (204) angewendet und ein gefilterter Amplitudengang (207) erhalten wird, wobei aus dem gefilterten Amplitudengang (207) und dem Phasengang (205) ein modifizierter komplexer Frequenzgang (208) bestimmt wird, und wobei aus dem modifizierten komplexen Frequenzgang (208) mittels inverser Fourier-Transformation (209) eine modifizierte Impulsantwort (210) bestimmt wird, sowie einen zur Durchführung des Verfahrens eingerichteten digitalen Klangwandler.The present invention relates to a method for modifying an impulse response (201) of a digital sound converter (103), wherein a complex frequency response (203) is determined from the impulse response (201) by Fourier transformation (202), the complex frequency response (203) being determined. is split into an amplitude response (204) and a phase response (205), wherein a digital low pass filter (206) is applied to the amplitude response (204) and a filtered amplitude response (207) is obtained from the filtered amplitude response (207) and the phase response (205) a modified complex frequency response (208) is determined, and wherein from the modified complex frequency response (208) by means of inverse Fourier transform (209) a modified impulse response (210) is determined, and a digital sound converter configured to carry out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort eines Klangwandlers und einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Klangwandler.The present invention relates to a method for modifying an impulse response of a sound transducer and to a sound transducer suitable for carrying out the method.

Bei elektrischen Saiteninstrumente, insbesondere elektrische Gitarren (E-Gitarren), elektrische Bässe (E-Bässe) und elektrische Geigen (E-Geigen), werden die Schwingungen der Saiten mit Tonabnehmern in elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden mittels eines Saiteninstrumentenverstärkers, z.B. eines Gitarrenverstärkers, verstärkt und mittels eines Saiteninstrumentenlautsprechers in Luftschwingungen, d.h. Schall, umgewandelt.In electric stringed instruments, especially electric guitars (electric guitars), electric basses (electric basses) and electric violins (electric violins), the vibrations of the strings with pickups are converted into electrical signals. The electrical signals are transmitted by means of a stringed instrument amplifier, e.g. of a guitar amplifier, amplified and air-vibrated by means of a stringed instrument loudspeaker, i. Sound, transformed.

Der Frequenzgang der Kombination Saiteninstrumentenverstärker und -lautsprecher ist typischerweise nicht linear, so dass die jeweils gewählten Saiteninstrumentenverstärker und -lautsprecher stark zum Klang beitragen, den ein in der Nähe des Saiteninstrumentenlautsprechers befindlicher Zuhörer wahrnimmt.The frequency response of the combination stringed instrument amplifiers and speakers is typically nonlinear, so that the particular stringed instrument amplifiers and speakers greatly contribute to the sound perceived by a listener located near the stringed instrument speaker.

Z.B. Gitarrenspieler verwenden gezielt unterschiedliche Saiteninstrumentenverstärker und -lautsprecher mit unterschiedlichen Frequenzgängen, um den Klang, den die Zuhörer wahrnehmen, zu beeinflussen. Insbesondere machen sie stark von Verzerrungen zur Klanggestaltung Gebrauch.For example, Guitar players deliberately use different string instrument amplifiers and speakers with different frequency responses to affect the sound that the listener hears. In particular, they make strong use of distortions to the sound design.

Die unterschiedlichen Frequenzgänge unterschiedlicher Saiteninstrumentenverstärker und -lautsprecher werden von Instrumentalisten, insbesondere E-Gitarrenspielern, gezielt eingesetzt, um den Klang zu beeinflussen.The different frequency responses of different stringed instrument amplifiers and loudspeakers are deliberately used by instrumentalists, especially e-guitar players, to influence the sound.

Wenn der Klang einem größeren Personenkreis zugänglich gemacht werden soll, wird der Klang typischerweise wieder mit einem nahe des Lautsprechers befindlichen Mikrophons in elektrische Signale umgewandelt, welche, ggf. nach zwischenzeitlicher Aufzeichnung (CD, MP3), über einen im Wesentlichen linearen Musikverstärker und einen im Wesentlichen linearen Musiklautsprecher wieder in Schall umgewandelt werden.If the sound is to be made accessible to a larger group of people, the sound is typically converted back into electrical signals with a microphone located near the loudspeaker, which, if necessary, after an intermediate recording (CD, MP3), via a substantially linear music amplifier and a Substantially linear music speakers are converted back into sound.

Der Klang des Instrumentenlautsprechers kann sich auch bei im Wesentlichen linearen Charakteristik des Musikverstärkers und des Musiklautsprechers recht stark von dem Klang unterscheiden, welcher der Hörer des vom Musiklautsprecher abgegebenen Schalls wahrnimmt. Der Schall des Musiklautsprechers weist nämlich zusätzliche sogenannte Färbungen auf, die durch das Abmikrophonieren bedingt seien können.The sound of the instrument speaker, even with essentially linear characteristics of the music amplifier and the music loudspeaker, can be quite different from the sound which the listener perceives of the sound emitted by the music loudspeaker. The sound of the music loudspeaker namely has additional so-called colorations, which may be due to the Abmikrophonieren.

Die Zuhörer eines Konzertes oder Hörer einer Musikaufnahme kennen typischerweise nur den mit diesen zusätzlichen Färbungen versehenen Klang. In der Regel hört nur der Instrumentalist, z.B. der E-Gitarrenspieler, den direkten Klang des Saiteninstrumentenlautsprechers.The listeners of a concert or listener of a music recording typically only know the sound provided with these additional colors. As a rule, only the instrumentalist, e.g. the electric guitar player, the direct sound of the string instrument speaker.

Die Bereitstellung eines Saiteninstrumentenverstärkers und -lautsprechers für Konzerte ist mit einem hohen logistischen Aufwand verbunden. Häufig werden Saiteninstrumentenverstärker auf der Basis von Röhrenverstärkern verwendet, welche ein hohes Gewicht aufweisen. Zudem bedingt der Wechsel eines Saiteninstrumentenverstärkers und/oder -lautsprechers während eines Konzertes regelmäßig eine aufwändige Neuverkabelung und/oder neue Abstimmung des Musikverstärkers.The provision of a stringed instrument amplifier and loudspeaker for concerts is associated with a high logistical effort. Frequently, string instrument amplifiers based on tube amplifiers are used which have a high weight. In addition, the change of a stringed instrument amplifier and / or loudspeaker during a concert regularly requires a complex rewiring and / or new tuning of the music amplifier.

Ein Klangwandler, der die bekannten Saiteninstrumentenverstärker auf Röhrenbasis ersetzen soll, ist zunächst in der US 5 789 698 beschrieben worden. Weiter ist in der EP 07 014 781 A1 ein Verfahren zum Anpassen eines Klangwandlers an einen Referenzklangwandler vorgeschlagen worden, wobei der Klangwandler ein erstes Schwingungsprofil mit einem ersten Frequenzgang, ein zweites Schwingungsprofil mit einem zweiten Frequenzgang und eine zwischen das erste und das zweite Schwingungsprofil geschaltete triviale Nichtlinearität aufweist, und wobei der Klangwandler ein Eigenprofil besitzt, welches dem Frequenzgang entspricht, welcher aus der Kombination des ersten Schwingungsprofils, der trivialen Nichtlinearität und des zweiten Schwingungsprofils resultiert, wobei das Verfahren die Schritte Ermitteln eines ersten Referenzprofils des Referenzklangwandlers bei geringem Eingangspegel und eines zweiten Referenzprofils des Referenzklangwandlers bei hohem Eingangspegel, Regeln des ersten und des zweiten Frequenzgangs des Klangwandlers, so dass bei geringem Eingangspegel, bei welchem das Eigenprofil des Klangwandlers nicht von der Nichtlinearität beeinflusst wird, dem Produkt des ersten und des zweiten Frequenzganges entspricht und Regeln des ersten und des zweiten Frequenzganges des Klangwandlers, so dass bei hohem Eingangspegel, bei welchem das Eigenprofil des Klangwandlers von der Nichtlinearität beeinflusst wird, die Differenz zwischen dem Eigenprofil des Klangwandlers und dem zweiten Referenzprofil minimiert wird und das Produkt des ersten und des zweiten Frequenzgangs weiterhin dem ersten Referenzprofil entspricht.A sound transducer, which is to replace the well-known string instrument amplifiers tube-based, is initially in the US 5,789,698 been described. Next is in the EP 07 014 781 A1 a method has been proposed for adapting a sound transducer to a reference sound transducer, the sound transducer having a first vibration profile with a first frequency response, a second vibration profile having a second frequency response and a trivial non-linearity connected between the first and second vibration profiles, and wherein the sound transducer has a self-profile which corresponds to the frequency response resulting from the combination of the first oscillation profile, the trivial nonlinearity and the second oscillation profile, the method comprising the steps of determining a first reference profile of the reference transducer at a low input level and a second reference profile of the reference transducer at a high input level; the first and the second frequency response of the sound transducer, so that at low input level, in which the intrinsic profile of the sound transducer is not affected by the nonlinearity, the product de s first and second frequency response and rules of the first and second frequency response of the sound transducer, so that at high input level, in which the intrinsic profile of the sound transducer is influenced by the nonlinearity, the difference between the intrinsic profile of the sound transducer and the second reference profile is minimized, and the product of the first and second frequency response still corresponds to the first reference profile.

Mit dem bekannten Verfahren kann ein Klangwandler, insbesondere dessen Impulsantwort, an eine bestimmte Saiteninstrumentenverstärker/-lautsprecher-Kombination angepasst werden, so dass beim Spielen des an den Klangwandler angeschlossenen elektronischen Saiteninstruments über den Musikverstärker und -lautsprecher der Klang demjenigen entspricht, den die Zuhörer auch beim klassischen Signalkette elektrisches Saiteninstrument-Saiteninstrumentenverstärker/-lautsprecher-Mikrophon-Musikverstärker/-lautstärker wahrnehmen. Die Impulsantwort kann beispielsweise dem oben genannten zweiten Schwingungsprofil entsprechen. Der Frequenzgang des Klangwandlers kann die Klangcharakteristik der Kombination Saiteninstrumentenlautsprecher und Mikrophon vereinen.With the known method, a sound transducer, in particular its impulse response, can be adapted to a specific string instrument amplifier / speaker combination so that when the electronic string instrument connected to the sound transducer is played via the music amplifier and loudspeaker, which corresponds to the sound that the listener perceives in the classical signal chain as well as electric stringed instrument stringed instrument amplifier / speaker microphone / music amplifier / volume. The impulse response may correspond, for example, to the above-mentioned second oscillation profile. The frequency response of the sound transducer can combine the sound characteristics of the combination string instrument speaker and microphone.

Im Unterschied zur klassischen Signalkette nimmt der Instrumentalist nunmehr den gleichen Klang wahr wie die Zuhörer, insbesondere auch die unter anderem durch das Abmikrophonieren bedingten Färbungen. Ein Instrumentalist, welcher sich an den direkten Klang des Saiteninstrumentenlautsprechers gewöhnt hat, kann den Klang mit den Färbungen als unausgewogen und unangenehm empfinden, obwohl dieser Klang der eigentlich vorherrschende Klang bei Aufnahmen und größeren Live-Konzerten ist.In contrast to the classical signal chain, the instrumentalist now perceives the same sound as the listeners, in particular the colorings caused inter alia by the demodulating. An instrumentalist who has become accustomed to the direct sound of the string instrument speaker may find the tone with the colorations unbalanced and uncomfortable, although this sound is the predominant sound in recordings and larger live concerts.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Modifizierung der Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers und einen digitalen Klangwandler mit einer modifizierten Impulsantwort anzugeben, so dass der vom Instrumentalisten wahrgenommene Klang des digitalen Klangwandlers stärker dem gewohnten Klang der klassischen Saiteninstrumentenverstärker/-lautsprecher-Kombination entspricht.On this basis, the present invention has the object to provide a method for modifying the impulse response of a digital sound transducer and a digital sound transducer with a modified impulse response, so that perceived by the instrumentalist sound of the digital sound converter stronger the usual sound of the classical string instrument amplifier / speaker combination equivalent.

Hierzu wird ein Verfahren gemäß Hauptanspruch 1 und ein digitaler Klangwandler gemäß Patentanspruch 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben und können in äquivalenter Weise auf den digitalen Klangwandler gemäß Patentanspruch 10 angewendet werden.For this purpose, a method according to the main claim 1 and a digital sound transducer according to claim 10 is proposed. Advantageous embodiments of the method are described in the dependent claims 2 to 9 and can be applied in an equivalent manner to the digital sound transducer according to claim 10.

Ein Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers, wobei aus der Impulsantwort mittels Fourier-Transformation ein komplexer Frequenzgang bestimmt wird, wobei der komplexe Frequenzgang in einen Amplitudengang und einen Phasengang zerlegt wird, wobei ein digitaler Tiefpassfilter auf den Amplitudengang angewendet und ein gefilterter Amplitudengang erhalten wird, wobei aus dem gefilterten Amplitudengang und dem Phasengang ein modifizierter komplexer Frequenzgang bestimmt wird, und wobei aus dem modifizierten komplexen Frequenzgang mittels inverser Fourier-Transformation eine modifizierte Impulsantwort bestimmt wird, kann es erlauben, einem Instrumentalisten auch bei der Verwendung eines digitalen Klangwandlers sein von analogen Saiteninstrumenten/-lautsprechern gewohntes Klangbild zur Verfügung zu stellen.A method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, wherein a complex frequency response is determined from the impulse response by means of Fourier transform, wherein the complex frequency response is decomposed into an amplitude response and a phase response, wherein a digital low-pass filter is applied to the amplitude response and a filtered amplitude response , where a modified complex frequency response is determined from the filtered amplitude response and the phase response, and wherein a modified impulse response is determined from the modified complex frequency response by inverse Fourier transform, it may allow an instrumentalist to be even when using a digital sound transducer analogue stringed instruments / -lautsprechern habitual sound image to provide.

Als Fourier-Transformation kann eine diskrete Fourier-Transformation, insbesondere eine FFT (schnelle Fourier-Transformation, engl. fast Fourier transform), zum Einsatz kommen. Die Nutzung der FFT kann es erlauben, auf bestehende Programmfunktionen und optimierte Hardware-Bausteine zurückzugreifen.As a Fourier transformation, a discrete Fourier transform, in particular an FFT (fast Fourier transform) can be used. The use of the FFT can make use of existing program functions and optimized hardware components.

In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers wird als digitaler Tiefpassfilter ein FIR-Filter verwendet. Ein FIR-Filter (Filter mit endlicher Impulsantwort, engl. finite impulse filter) kann den Vorteil haben, dass sich Quantisierungsfehler bei den Filterkoeffizienten nur in geringem Maße auswirken. In a first embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, a FIR filter is used as the digital low-pass filter. An FIR filter (finite impulse filter) can have the advantage that quantization errors affect the filter coefficients only to a small extent.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein linearphasiger FIR-Filter verwendet. Die Verwendung eines linearphasigen FIR-Filters kann eine Verschiebung des Amplitudengangs vermeiden.In another embodiment, a linear phase FIR filter is used. The use of a linear phase FIR filter can avoid a shift in the amplitude response.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers wird als digitaler Tiefpassfilter ein IIR-Filter eingesetzt. Die Verwendung eines IIR-Filters (Filter mit unendlicher Impulsantwort, engl. infinite impulse response filter) für den digitale Tiefpassfilter kann es erlauben, eine Filterstufe geringerer Ordnung im Vergleich zu einem FIR-Filter vorzusehen und damit den Rechenaufwand zu begrenzen.According to one embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, an IIR filter is used as the digital low-pass filter. The use of an infinite impulse response filter (IIR) for the digital low pass filter may allow for a lower order filter stage compared to an FIR filter, thus limiting the computational overhead.

Ferner sieht ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103) vor, dass ein erster IIR-Filter ausgehend von den niedrigen zu den hohen Frequenzen des Amplitudengangs angewendet wird und ein zweiter IIR-Filter ausgehend von den hohen zu den niedrigen Frequenzen des Amplitudengangs angewendet wird. In dem ein erster IIR-Filter von den niedrigen zu den hohen Frequenzen und ein zweiter IIR-Filter von den hohen zu den niedrigen Frequenzen angewendet wird, kann eine Frequenzverschiebung vermieden werden.Furthermore, an embodiment of the method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) that a first IIR filter be applied from the low to the high frequencies of the amplitude response, and a second IIR filter be applied from the high to the low frequencies of the amplitude response. By applying a first IIR filter from the low to the high frequencies and a second IIR filter from the high to the low frequencies, a frequency shift can be avoided.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers ist vorgesehen, dass die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters für jede Magnitude des Amplitudengangs angepasst wird.According to a further exemplary embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, it is provided that the use frequency of the digital low-pass filter is adapted for each magnitude of the amplitude response.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers wird die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters für jede Magnitude des Amplitudengangs mit 1/F angepasst, wobei F die zur Magnitude gehörige Frequenz oder deren Frequenzindex ist. Auf diese Weise kann eine gehörrichtige Modifizierung der Impulsantwort erzielt werden.According to another embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, the frequency of use of the digital low-pass filter is adjusted for each magnitude of the amplitude response by 1 / F, where F is the frequency associated with the magnitude or its frequency index. In this way, aurally correct modification of the impulse response can be achieved.

Indem nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilter für Frequenzen größer 2 kHz, insbesondere größer als 5 kHz, stärker als mit 1/F angepasst wird, können störende Färbungen noch stärker reduziert werden, ohne den Klangcharakter des Klangwandlers negativ zu beeinflussen. By according to a further embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound converter the use frequency of the digital low-pass filter for frequencies greater than 2 kHz, in particular greater than 5 kHz, is adjusted more than with 1 / F, disturbing colorations can be reduced even more without the Sound character of the sound transducer to influence negatively.

Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Modifizierung einer Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers ist die absolute Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters durch einen Nutzer vorgebbar. Auf diese Weise kann der digitale Klangwandler den Vorlieben des Instrumentalisten angepasst werden.According to another embodiment of the method for modifying an impulse response of a digital sound transducer, the absolute use frequency of the digital low-pass filter can be predetermined by a user. In this way, the digital sound transducer can be adapted to the preferences of the instrumentalist.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

1 eine Konzertsituation; 1 a concert situation;

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum modifizieren der Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers; 2 a flow chart of a method for modifying the impulse response of a digital sound transducer;

3 eine beispielhafte Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers; 3 an exemplary impulse response of a digital sound transducer;

4 eine lineare Darstellung des der Impulsantwort entsprechenden Amplitudengangs; 4 a linear representation of the impulse response corresponding amplitude response;

5 eine logarithmische Darstellung des Amplitudengangs; 5 a logarithmic representation of the amplitude response;

6 eine lineare Darstellung des ungefilterten und gefilterten Amplitudengangs; 6 a linear representation of the unfiltered and filtered amplitude response;

7 eine logarithmische Darstellung des ungefilterten und gefilterten Amplitudengangs; und 7 a logarithmic representation of the unfiltered and filtered amplitude response; and

8 die dem ungefilterten und gefilterten Amplitudengangs entsprechende ungefilterten und modifizierte Impulsantwort 8th the unfiltered and filtered amplitude response corresponding unfiltered and modified impulse response

1 zeigt am Beispiel eines Gitarristen 101 mit einer E-Gitarre 102 einen Instrumentalisten mit einem Saiteninstrument, welches an einen digitalen Klangwandler 103 angeschlossen ist. Mit dem durch den digitalen Klangwandler 103 mit seiner ihm eigenen Impulsantwort gewandelten Klang wird über einen Musikverstärker/-lautsprecher 104 mit im Wesentlichen linearer Verstärkung das Konzertpublikum 105 beschallt. 1 shows the example of a guitarist 101 with an electric guitar 102 an instrumentalist with a stringed instrument attached to a digital sound transducer 103 connected. With the digital sound converter 103 with its own impulse response transformed sound is via a music amplifier / speaker 104 with essentially linear reinforcement the concert audience 105 sonication.

Bei einem größeren Konzert wird beispielsweise eine PA-Anlage (Public Address-Anlage) als Musikverstärker/-lautsprecher verwendet, um die Sprache und/oder Musik wiederzugeben. Mit einer PA-Anlage ist es möglich, große Flächen im Wesentlichen gleichmäßig zu beschallen.For example, in a larger concert, a public address system (PA) is used as the music amplifier / speaker to reproduce the speech and / or music. With a PA system it is possible to sound large areas substantially evenly.

Ebenso ist eine dem Gitarristen 101 zugewandte Verstärkungsanlage 106, welche auch Monitoranlage genannt wird, vorgesehen. Diese ermöglicht dem Gitarristen 101 die Wahrnehmung und Anpassung seines eigenen Gitarrenspiels. Im Unterschied zu herkömmlichen Systemen, bei denen der Gitarrist 101 einen Saiteninstrumentenverstärker und -lautsprecher verwendet und der Klang abmikrophoniert wird, nimmt der Gitarrist 101 nunmehr fast den gleichen Klang wahr wie das Konzertpublikum 105. Insbesondere hört der Gitarrist 101 auch die für ihn ungewohnten und daher störenden Färbungen, die durch das Abmikrophonieren des Saiteninstrumentenverstärkers und -lautsprechers bedingt sind.Likewise, one is the guitarist 101 facing reinforcement system 106 , which is also called monitor system, provided. This allows the guitarist 101 the perception and adaptation of his own guitar playing. Unlike traditional systems where the guitarist 101 uses a stringed instrument amplifier and speaker and the sound is microphoned, the guitarist takes 101 now almost the same sound as the concert audience 105 , In particular, the guitarist listens 101 also for him unfamiliar and therefore disturbing colorations, which are caused by the Abmikrophonieren the stringed instrument amplifier and speaker.

In der 2 ist beispielhaft der Ablauf eines Verfahrens zur Modifizierung der Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers dargestellt. Ausgegangen wird dabei von der vorliegenden Impulsantwort 201 des digitalen Klangwandlers. Diese Impulsantwort 201 kann beispielsweise durch Anpassen des digitalen Klangwandlers an einen Referenzklangwandler erhalten worden sein, so wie es in der oben genannten EP 07 014 781 A1 beschrieben worden ist.In the 2 the sequence of a method for modifying the impulse response of a digital sound transducer is shown by way of example. The starting point is the present impulse response 201 of the digital sound converter. This impulse response 201 may have been obtained, for example, by adapting the digital sound transducer to a reference sound transducer, as in the above-mentioned EP 07 014 781 A1 has been described.

Die Impulsantwort 201 wird zunächst mittels Fourier-Transformation 202 in einen komplexen Frequenzgang 203 umgewandelt und anschließend in Amplitudengang 204 und Phasengang 205 zerlegt. Der Amplitudengang wird nachfolgend einer Tiefpassfilterung 206 unterzogen, so dass ein gefilterter Amplitudengang 207 erhalten wird. Der gefilterte Amplitudengang 207 wird mit dem (unveränderten) Phasengang 205 zu einem modifizierten komplexen Frequenzgang 208 zusammengeführt, welcher mittels inverser Fourier-Transformation 209 in eine modifizierten Impulsantwort 210 umgewandelt wird.The impulse response 201 is first using Fourier transform 202 in a complex frequency response 203 converted and then in amplitude response 204 and phase response 205 disassembled. The amplitude response is subsequently a low-pass filtering 206 subjected, so a filtered amplitude response 207 is obtained. The filtered amplitude response 207 becomes with the (unchanged) phase response 205 to a modified complex frequency response 208 merged, which by means of inverse Fourier transformation 209 in a modified impulse response 210 is converted.

Ein Klangwandler mit einer auf diese Weise modifizierten Impulsantwort 210 kann es einem Instrumentalisten ermöglichen, den Klang seines Saiteninstrumentes mit verringerten, von ihm häufig als störend empfundenen Färbungen wahrzunehmen und das Vertrauen in sein eigenes Spielen zu steigern.A sound transducer with a pulse response modified in this way 210 It may allow an instrumentalist to perceive the sound of his stringed instrument with diminished, often annoying, staining and heighten confidence in his own playing.

In der 3 ist beispielhaft eine Impulsantwort eines digitalen Klangwandlers dargestellt. Der Klangwandler kann wie oben beschrieben an einen Referenzklangwandler angepasst worden sein. Auf der Abszissenachse ist die Zeit in Samples aufgetragen und auf der Ordinatenachse die zugehörigen diskreten Amplitudenwerte.In the 3 is an example of an impulse response of a digital sound transducer shown. The sound transducer may have been adapted to a reference sound transducer as described above. On the abscissa axis the time is plotted in samples and on the ordinate axis the associated discrete amplitude values.

4 zeigt eine lineare Darstellung des der Impulsantwort gemäß 1 entsprechenden, typischen Amplitudengangs, der mittels Fourier-Transformation erhalten werden kann. Nach der Transformation liegen die Amplituden im Frequenzbereich gleichverteilt vor. Deutlich sichtbare ist eine zunehmende Welligkeit des Amplitudengangs über 2 kHz, insbesondere über 5 kHz, die von Hörern als störend wahrgenommen werden kann. In der 5 sind die Magnituden nochmals über eine logarithmischen Frequenzachse aufgetragen. In der logarithmischen, d.h. gehörrichtigen Auftragung, wird zudem deutlich, dass die Welligkeit mit zunehmender Frequenz dichter wird. Die vorstehend beschriebene Welligkeit kann in einer herkömmlichen Tonstudio-Situation bei einer herkömmlichen Abmikrophonierung auch mit nachgeschalteten Equalizern kaum gemildert werden, da zu viele Einzelresonanzen in einer Analyse erfasst und entsprechend geregelt werden müssten. 4 shows a linear representation of the impulse response according to 1 corresponding, typical amplitude response, which can be obtained by means of Fourier transform. After the transformation, the amplitudes are equally distributed in the frequency domain. Clearly visible is one increasing ripple of the amplitude response over 2 kHz, in particular over 5 kHz, which can be perceived by listeners as disturbing. In the 5 the magnitudes are again plotted over a logarithmic frequency axis. In the logarithmic, ie aurally correct plot, it also becomes clear that the ripple becomes denser with increasing frequency. The above-described ripple can hardly be mitigated in a conventional recording studio situation in a conventional Abmikrophonierung even with downstream equalizers because too many individual resonances would have to be recorded in an analysis and regulated accordingly.

Die Auswirkung des digitalen Tiefpassfilters auf den Amplitudengang wird in den 6 und 7 gezeigt. Die Magnituden des gefilterten Amplitudengangs sind dabei jeweils mit einer durchgezogenen Linie verbunden und dem als unterbrochene Linie dargestellten ungefilterten Amplitudengangs gegenübergestellt. Es ist dabei erkennbar, dass insbesondere für Frequenzen größer viertausend Hertz die Filterung zu einer starken Abnahme der Welligkeit führt. Gleichzeitig werden jedoch die Magnituden im niedrigeren Frequenzbereich, die den wesentlichen den Klangcharakter des digitalen Klangwandlers ausmachen, nur geringfügig beeinflusst.The effect of the digital low-pass filter on the amplitude response is in the 6 and 7 shown. The magnitudes of the filtered amplitude response are each connected to a solid line and contrasted with the unfiltered amplitude response shown as a broken line. It can be seen that, especially for frequencies greater than four thousand hertz, the filtering leads to a sharp decrease in the ripple. At the same time, however, the magnitudes in the lower frequency range, which essentially make up the sound character of the digital sound transducer, are only slightly affected.

In der 8 ist die modifizierte Impulsantwort des digitalen Klangwandlers dargestellt, welche nach Zusammenführung des (ursprünglichen) Phasengangs und des gefilterten Amplitudengangs zu einem modifizierten komplexen Frequenzgang gefolgt von einer inversen Fourier-Transformation erhalten wird. Erkennbar ist auch hier eine deutliche Glättung bei zunehmender Sample-Anzahl.In the 8th is the modified impulse response of the digital sound transducer shown, which is obtained after combining the (original) phase response and the filtered amplitude response to a modified complex frequency response followed by an inverse Fourier transform. Recognizable here is a significant smoothing with increasing number of samples.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 07014781 A1 [0010, 0037] EP 07014781 A1 [0010, 0037]

Claims (10)

Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103), wobei aus der Impulsantwort (201) mittels Fourier-Transformation (202) ein komplexer Frequenzgang (203) bestimmt wird, wobei der komplexe Frequenzgang (203) in einen Amplitudengang (204) und einen Phasengang (205) zerlegt wird, wobei ein digitaler Tiefpassfilter (206) auf den Amplitudengang (204) angewendet und ein gefilterter Amplitudengang (207) erhalten wird, wobei aus dem gefilterten Amplitudengang (207) und dem Phasengang (205) ein modifizierter komplexer Frequenzgang (208) bestimmt wird, und wobei aus dem modifizierten komplexen Frequenzgang (208) mittels inverser Fourier-Transformation (209) eine modifizierte Impulsantwort (210) bestimmt wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ), where from the impulse response ( 201 ) by means of Fourier transformation ( 202 ) a complex frequency response ( 203 ), the complex frequency response ( 203 ) into an amplitude response ( 204 ) and a phase response ( 205 ), using a digital low-pass filter ( 206 ) on the amplitude response ( 204 ) and a filtered amplitude response ( 207 ), wherein from the filtered amplitude response ( 207 ) and the phase response ( 205 ) a modified complex frequency response ( 208 ), and where from the modified complex frequency response ( 208 ) by inverse Fourier transformation ( 209 ) a modified impulse response ( 210 ) is determined. Verfahren zur Modifizierung eines digitalen Klangwandlers (103) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als digitaler Tiefpassfilter ein FIR-Filter verwendet wird.Method for modifying a digital sound transducer ( 103 ) according to claim 1, characterized in that a FIR filter is used as a digital low-pass filter. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein linearphasiger FIR-Filter verwendet wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) according to claim 2, characterized in that a linear phase FIR filter is used. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als digitaler Tiefpassfilter (206) ein IIR-Filter verwendet wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) according to one of the claims 1 to 3, characterized in that as a digital low-pass filter ( 206 ) an IIR filter is used. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster IIR-Filter ausgehend von den niedrigen zu den hohen Frequenzen des Amplitudengangs angewendet wird und ein zweiter IIR-Filter ausgehend von den hohen zu den niedrigen Frequenzen des Amplitudengangs angewendet wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) according to claim 4, characterized in that a first IIR filter is applied from the low to the high frequencies of the amplitude response and a second IIR filter is applied from the high to the low frequencies of the amplitude response. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103) nach einem der voranstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters (206) für jede Magnitude des Amplitudengangs angepasst wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the use frequency of the digital low-pass filter ( 206 ) is adjusted for each magnitude of the amplitude response. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103), dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters (206) für jede Magnitude des Amplitudengangs mit 1/F angepasst wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ), characterized in that the use frequency of the digital low-pass filter ( 206 ) is adjusted for each magnitude of the amplitude response with 1 / F. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103), dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzfrequenz des digitalen Tiefpassfilters (206) für Frequenzen größer 2 kHz, insbesondere größer als 5 kHz, stärker als mit 1/F angepasst wird.Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ), characterized in that the use frequency of the digital low-pass filter ( 206 ) is adjusted for frequencies greater than 2 kHz, in particular greater than 5 kHz, stronger than with 1 / F. Verfahren zur Modifizierung einer Impulsantwort (201) eines digitalen Klangwandlers (103), dass die absolute Eingangsfrequenz des digitalen Tiefpassfilters durch einen Nutzer vorgebbar ist. Method for modifying an impulse response ( 201 ) of a digital sound transducer ( 103 ) that the absolute input frequency of the digital low-pass filter can be specified by a user. Digitaler Klangwandler zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9.Digital sound converter for carrying out a method according to one of the claims 1 to 9.
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