DE19580412C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation akustischer Verfälschungen infolge der Raumakustik bei der Tonwiedergabe durch elektro-akustische Wiedergabegeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation akustischer Verfälschungen, die sich in­ folge der Raumakustik an einem in den akustischen Feldern mindestens zweier elektro-akustischer Wandler befindlichen Hörort auswirken.

Elektro-akustische Anlagen zur Wiedergabe von Tonkonserven (sogenannte Hifi-Geräte) haben weltweit einen großen Markt und sind technisch weitgehend ausgereift. Durch digitale Aufnahme- und Speicherungstechnik (Compact Disc, digitale Bandgeräte) ist eine hohe Quellentreue sichergestellt. Auch die verfügbaren Wiedergabegeräte (Abspielgeräte und Verstär­ ker) haben einen technischen Stand erreicht, der die Empfindlichkeitsgrenzen des menschlichen Ohrs weit über­ schreitet. Schließlich werden hochwertige elektro-akustische Wandler (Lautsprecher) eingesetzt, welche in der Lage sind, die gespeicherte Information in ein originalgetreues akusti­ sches Feld umzusetzen.

Insbesondere bei der Tonwiedergabe in Räumen von der Größe typischer Wohnräume stößt diese Technik jedoch an ihre Gren­ zen, da die Wellenlängen der akustischen Felder vergleichbar mit den Dimensionen des Raumes sind, so daß Interferenzen zwischen den normalerweise mehrfachen Tonquellen (mindestens zwei Lautsprecher bei Stereo-Hifi-Geräten), welche außerdem phasenkorreliert sind, und deren Reflexionen frequenz- und ortsabhängige Verfälschungen verursachen. Diese Situation ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Aus den obigen Grün­ den resultiert die bekannte leidvolle Erfahrung, daß hoch­ wertige Komponenten, im Tonstudio sorgfältig ausgesucht, bei Aufstellung in einem Wohnraum zur Enttäuschung Anlaß geben, da die Raumakustik des Wohnraums nicht derjenigen des Ton­ studios entspricht.

Mit EP 0 642 292 A2, die auf eine vorangemeldete und nach­ veröffentlichte Patentanmeldung zurückgeht, wird eine Ein­ richtung zur stereophonen Wiedergabe vorgeschlagen, bei der Verfälschungen infolge der unterschiedlich weit vom Hörort entfernt angeordnete Lautsprecher dadurch kompensiert wer­ den, daß die Schallsignale von den Lautsprechern zeitver­ zögert abgegeben werden. Für jeden Lautsprecher soll dabei gelten, daß die Summe aus der individuellen Verzögerungszeit und der individuellen Schallaufzeit (Entfernung vom Hörort) gleich ist. Zusätzlich zu diesen Verzögerungszeiten wird auch die Lautstärke individuell für jeden Lautsprecher ein­ gestellt. Schließlich wird jeder Lautsprecher einzeln bezüg­ lich seines Frequenzganges entzerrt. Mit den durch EP-A-0 642 292 vorgeschlagenen Maßnahmen lassen sich jedoch Inter­ ferenzerscheinungen am Hörort, die auf die Raumakustik zu­ rückzuführen sind, nicht kompensieren; denn es fließen lediglich die direkt von den Lautsprechern zum Hörort gesendeten Signale in die Kompensation ein, am Hörort wahr­ nehmbare Signale, die auf Reflektionen zurückzuführen sind, bleiben dagegen unberücksichtigt. Diese Interferenz­ erscheinungen wirken sich bei sehr kleinen Räumen (z. B. Fahrgastzelle eines Kfz), deren Abmessungen der dominanten Wellenlänge im hörbaren Bereich entsprechen, nicht aus, da die auftretenden Vielfachinterferenzen zu einer Mittelung führen.

Aus DE 34 15 646 C2 ist eine Anordnung zum Einstellen der Balance bekannt, die ebenfalls mit Testsignalen arbeitet, die von einem Mikrofon am Hörort aufgenommen werden. Das Mikrofon ist in einer Fernbedienung eingebaut. Als Test­ signal kann auch das Programmsignal des Wiedergabegeräts selbst dienen, es kann gleichzeitig oder alternierend den beiden Lautsprechern zugeführt werden. Das Testsignal kann auch außerhalb des Hörfrequenzbereichs liegen. Die Balance­ steuerschaltung selbst ist nicht näher ausgeführt.

Nach DE 42 24 338 A1 wird der Frequenzgang einer Tonwiedergabeeinrichtung an die Raumakustik eines Wieder­ gaberaums angepaßt. Hierzu werden ebenfalls Test­ signale eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation akustischer Verfälschungen zu schaffen, mit deren Hilfe eine Anpassung elektro-akusti­ scher Wiedergabegeräte an die (Wohn-)Raumakustik möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Ver­ fahren vorgestellt, das die Verfahrensschritte gemäß An­ spruch 1 aufweist. Die Merkmale einer Vorrichtung, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt, sind im Anspruch 9 angegeben. Schließlich betreffen die Unteran­ sprüche jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nach der Erfindung werden die drei Parameter "Phasenver­ schiebung", "Intensität oder Balance" und "Frequenzgang" geregelt, um das elektro-akustische Wiedergabegerät an die infolge der Raumkonfiguration sich ergebende Raumakustik anzupassen. Der Regelkreis besteht aus der Ansteuerungsvor­ richtung für die mindestens zwei elektro-akustischen Wandler (Lautsprecher), den elektro-akustischen Wandlern selbst und einem am Hörort befindlichen Mikrophon, dessen Ausgang mit der Ansteuerungsvorrichtung verbunden ist. Um die sich am Hörort auswirkende Phasenverschiebung zwischen den einge­ setzten Tonkanälen, zum Beispiel zwischen den beiden Laut­ sprechern bei einer Stereo-Hifi-Anlage zu kompensieren, wer­ den die Lautsprecher zur Erzeugung eines ersten Referenzton­ signals so lange unter Veränderung der Phasenverschiebung angesteuert, bis die ersten Referenztonsignale mit dem Mikrophon am Hörort im wesentlichen zeitgleich gemessen wer­ den. Bei vernachlässigbarer Phasendifferenz zwischen den Verstärkerkanälen läuft dies quasi auf eine Laufzeitdiffe­ renzmessung zwischen jedem Lautsprecher und dem Hörort hin­ aus. Das erste Referenztonsignal kann ein Sinussignal nied­ riger Frequenz, d. h. relativ großer Wellenlänge sein (f < 300 Hz, was einer Wellenlänge < 1 m entspricht). Wird ein solches Referenzsignal als erstes Referenztonsignal einge­ setzt, so wird die Ansteuerung der beiden elektro-akusti­ schen Wandler durch die Ansteuerungsvorrichtung so lange phasenverschoben durchgeführt, bis mit dem Mikrophon eine Interferenz nullter Ordnung am Hörort ermittelt ist. Die Wahl der Frequenz und der Wellenlänge des Sinussignals als relativ niederfrequentes Signal erfolgt, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden. Dann nämlich weisen die Interferenzen der unterschiedlichen Ordnungen einen ausreichenden Abstand voneinander auf (im Meterbereich). Damit ist sichergestellt, daß das mit dem Mikrophon ermittelte akustische Maximum des Sinussignals auf die konstruktive Interferenz nullter Ord­ nung zurückzuführen ist. Eine andere Möglichkeit, Laufzeit­ differenzen zu ermitteln, besteht darin, abwechselnd von jedem elektro-akustischen Wandler ein impulsförmiges Signal abzugeben, um mittels des Mikrophons den Zeitpunkt zu ermit­ teln, zu dem das impulsförmige Referenzsignal den Hörort erreicht. Aufgrund der Laufzeitdifferenz kann dann die Phasenverschiebung zwischen beiden elektro-akustischen Wand­ lern entsprechend eingestellt werden.

Ist auf eine der oben beschriebenen Weisen die vorzunehmende Phasenverschiebung zwischen den eingesetzten Tonkanälen be­ stimmt, so wird bei Ansteuerung der elektro-akustischen Wandler mit der ermittelten Phasenverschiebung ein zweites akustisches Referenztonsignal erzeugt, das sequentiell von jeweils einem der elektro-akustischen Wandler ausgegeben wird. Die Intensität, mit der dieses zweite Referenztonsig­ nal von den einzelnen elektro-akustischen Wandlern abgegeben wird, wird so eingestellt, daß sämtliche von den elektro- akustischen Wandlern abgegebene zweiten Referenztonsignale am Hörort mit im wesentlichen gleicher Intensität gemessen werden. Auf diese Weise wird also die Balance-Einstellung ermittelt.

In einer dritten Meßphase wird schließlich der Frequenzgang über den hörbaren Audiobereich an die Raumakustik angepaßt. Zu diesem Zweck werden dritte Referenztonsignale unter­ schiedlicher Frequenz jeweils gleichzeitig von sämtlichen elektro-akustischen Wandlern ausgegeben. Dabei strahlen die Schallquellen gleichzeitig jeweils Referenztonsignale gleicher Frequenz aus, wobei sich die Frequenzen sequentiell ändern bzw. ein mehrere Frequenzen (insbesondere ein Fre­ quenzband) umfassendes Referenztonsignal gleichzeitig von sämtlichen Schallquellen ausgegeben wird. Insbesondere wird als drittes Referenztonsignal ein Audiosignal mit weißem Rauschen im Hörbereich eingesetzt. Alternativ können ausge­ wählte Frequenzbänder des Nutzsignals (z. B. DC-Ausgang) ein­ gesetzt werden. Durch Verstärkung bzw. Abschwächung einzel­ ner Frequenzen bzw. Frequenzbänder innerhalb des Hörbereichs und gleichzeitig von sämtlichen Schallquellen wird bei die­ ser dritten Messung erreicht, daß sämtliche Frequenzen am Hörort mit im wesentlichen gleicher Intensität gemessen werden. Durch diese dritte Messung werden also frequenzab­ hängige raumakustische Eigenschaften (Interferenzen) kompen­ siert.

Nach EP-0 642 292 wird insofern eine ähnliche Vorgehensweise wie bei der Erfindung ausgenutzt, als bei einer Wiedergabe­ anlage mit mehreren Lautsprechern die Schallaufzeit und die Lautstärke (Balance) eingestellt wird. Es besteht jedoch ein grundsätzlicher Unterschied. Einzig mit der Erfindung ist es nämlich möglich, Effekte der Raumakustik, die durch Inter­ ferenzerscheinungen direkter und reflektierter Schallwellen entstehen, voll zu kompensieren. Hierzu ist die Einstellung der Laufzeiten und Lautstärken der einzelnen Lautsprecher Voraussetzung. Danach muß aber das resultierende Schallwel­ lenfeld aller Schallquellen simultan am Hörort vermessen werden, und zwar über den gesamten hörbaren Frequenzbereich. Eine Messung und Speicherung der Frequenzgänge der einzelnen Lautsprecher, wie nach EP-A-0 642 292 vorgesehen, ist hierzu nicht ausreichend.

Der Unterschied der Erfindung zum Gegenstand nach EP-A-0 462 292 ist für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug nicht wesentlich. In einen Raum von der Größe der Wellenlänge der im Hörbereich dominanten Schallwellen (ca. 3 m), wie dies bei der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeug der Fall ist, tritt eine Vielstrahlinterferenz auf, die zu einer weit­ gehenden gegenseitigen Kompensation am Hörort führt. Das entspricht der Erfahrung, daß in einem Kraftfahrzeug auch eine qualitativ mäßige Wiedergabeanlage "gut" klingt. In Wohnräumen ist der Unterschied jedoch signifikant. Hier gibt es Wandflächen hoher Dämpfung (Bücherregale, Vorhänge), hoher Reflektivität (Decken, Fußböden, glatte Wandflächen) oder voller Transparenz (Türöffnungen). Dadurch können kom­ plexe Interferenzerscheinungen am Hörort entstehen, die z. B. bis zur völligen Auslöschung schmaler Frequenzbänder führen und damit das Klangbild stark verfälschen können. Diese Effekte können auch nicht bei der Konstruktion der Laut­ sprecher berücksichtigt werden, da sie erst im Wiedergabe­ raum entstehen. Erst die nach der Erfindung vorgesehene Frequenzgang-Vermessung des resultierenden Schallwellenfel­ des am Hörort simultan für sämtliche Schallquellen führt zur Kompensation der auf Interferenz infolge der Raumakustik zurückzuführenden Verfälschungen. Daß sich derartige direkte Interferenzen merklich auf eine Verschiebung und damit Ver­ schlechterung des Klangbildes auswirken, wird einsichtig, wenn man das am Hörort resultierende Schallwellenfeld einer beispielsweise stereophonen Klangwiedergabe bei unterschied­ lich gepolten Lautsprechern betrachtet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine elektro­ akustische Tonwiedergabeanlage an die jeweilige (Wohn-)Raum­ akustik und insbesondere an Veränderungen derselben infolge einer Änderung der Konfiguration der Raumakustik oder in­ folge einer Veränderung des Hörorts innerhalb des Raumes anpassen. Eine Veränderung der Raumakustik kann beispiels­ weise schon dadurch eintreten, daß Möbelstücke des Raumes umgesetzt sind oder Vorhänge zu- oder aufgezogen sind oder sich zusätzliche Personen im Raum befinden.

Die Qualitätsanforderungen an das nach der Erfindung einge­ setzt Mikrophon müssen nicht allzu hoch sein. Entscheidend ist, daß die Frequenzcharakteristik bzw. der Frequenzgang des Mikrophons bekannt ist, um unter Berücksichtigung dieses Frequenzgangs die vorzunehmenden Parametereinstellungen durchführen bzw. ausmessen zu können. Berücksichtigung kann ferner der Frequenzgang des menschlichen Gehörs finden.

Das oben beschriebene Verfahren kann nach dem Einschalten der elektro-akustischen Tonwiedergabeanlage einmalig durch­ geführt werden, um die drei Parametereinstellungen auszumes­ sen. Es ist aber ebenfalls denkbar, die obigen Messungen von Zeit zu Zeit zu wiederholen, um die Anpassung entsprechend einer Raumakustikänderung infolge einer Veränderung der Konfiguration des Raumes oder infolge eines Hörortwechsels nachzuführen. Für den letzteren Fall ist es zweckmäßig, wenn die beiden ersten Referenztonsignale aus Frequenzen außer­ halb des Hörbereichs bestehen. Diese beiden Referenztonsig­ nale können parallel zur Nutztonwiedergabe ausgesandt wer­ den; sie beeinträchtigen das Klangempfinden des Hörers nicht, da sie lediglich Frequenzen außerhalb des Hörbereichs aufweisen. Um bei laufender Tonwiedergabeanlage auch den Frequenzgang nachführen zu können, werden für bestimmte Frequenzbänder des Nutztonsignals die Intensitäten am Hörort mittels des Mikrophons ermittelt und mit den am Eingang der Verstärker eingespeisten Intensitäten verglichen. Auf diese Weise kann das Klangbild während der Wiedergabe kontinuier­ lich optimiert werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Parameter für die Phasenverschiebung, den Intensitätsunterschied und den Frequenzgang für mehrere unterschiedliche Hörorte auszumessen und abzuspeichern. Dies hat den Vorteil, daß der Hörer in Abhängigkeit von dem von ihm eingenommenen Hörort die Tonwiedergabeanlage auf den zugehörigen Parametersatz einstellen kann. Schließlich ist durch ein Ausmessen der drei Parameter für mehrere Hörorte auch die Möglichkeit einer Mittlung der Parameter über meh­ rere Hörorte möglich. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Hörorte relativ nahe benachbart sind, beispielswei­ se die Sitzgruppe eines Wohnraumes betreffen.

Die modernen Hifi-Geräte sind heutzutage mit Fernbedienungs­ einheiten ausgestattet. Zweckmäßig ist es dabei, das nach der Erfindung vorgesehene Mikrophon in einer solchen draht­ losen Fernbedienungseinheit zu integrieren, was dann den Vorteil hat, daß sich das Mikrophon stets am Hörort befinden kann. Außerdem hat die Integration des Mikrophons in eine drahtlose Fernbedienungseinheit den Vorteil, daß auf eine Kabelverbindung zwischen Mikrophon und Tonwiedergabeanlage verzichtet werden kann.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Komplexität des akustischen Feldes in einem Wohnraum und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Regel- und Meß­ netzwerks zur Durchführung des Verfahrens zur Kom­ pensation akustischer Verfälschungen infolge der Raumakustik.

Fig. 2 zeigt schematisch das Regel- und Meßnetzwerk einer elektro-akustischen Wiedergabeanlage 10 mit Kompensation akustischer Verfälschungen infolge der Raumakustik. Die Anlage 10 weist eine Referenzquelle 12 und eine Nutzton­ quelle 14 auf. Die Tonkanalsignale beider Quellen 12, 14 sind mit Verstärkerschaltungen 16, 18 verbunden, die die Signale verstärken und elektro-akustische Wandler (Lautsprecher) 20, 22 ansteuern. Zwischen den Eingängen der beiden Verstär­ kerschaltungen 16, 18 und den beiden Quellen 12, 14 ist ein Schaltglied 24 geschaltet, um wahlweise eine der beiden Quellen mit den Eingängen der Verstärkerschaltungen 16, 18 zu verbinden. Die Steuerung dieses Schaltgliedes 24 erfolgt durch eine Steuereinheit 26, die einen Mikroprozessor auf­ weist. Die Steuereinheit 26 empfängt als Eingangssignal das Ausgangssignal eines Mikrophons 28, das in dem von den bei­ den Lautsprechern 20, 22 erzeugten akustischen Feld angeord­ net ist. Ferner sind ein Phasenregelglied 30, ein Lautstär­ keregelglied 32 und ein Frequenzgangregelglied 34 vorge­ sehen, die sämtlich von der Steuereinheit 26 gesteuert sind. Die Ausgänge dieser drei Regelglieder 30 bis 34 sind mit den Verstärkerschaltungen 16, 18 für die beiden Tonkanäle verbun­ den.

Die Referenzquelle 12 kann als Sinusgenerator mit fester Frequenz und/oder als Generator ausgebildet sein, der über den interessierenden Frequenzbereich (Hörbereich) weißes Rauschen erzeugt. Das Meßmikrophon 28 weist eine bekannte Frequenzcharakteristik auf.

Die Kompensation akustischer Verfälschungen durch die Raum­ akustik kann für folgende Parameter erfolgen:

• - Phasenverschiebung zwischen den eingesetzten Tonkanä­ len,
• - Intensitätsunterschiede zwischen den Tonkanälen (Balan­ ce und Fade) und
• - Frequenzgang über den hörbaren Audiobereich.

Hierbei ist zu beachten, daß die heutige Wiedergabetechnik kein Phasenstereo einschließt, sondern den dreidimensionalen Höreffekt ausschließlich durch Intensitätsunterschiede er­ zeugt. Phasenverschiebung und Frequenzgang eines aktiven Elements (z. B. Verstärker) sind durch eine Kramers-Kronig- Relation verknüpft, so daß diese beiden Parameter nicht unabhängig voneinander eingestellt werden können. Es ist daher sinnvoll, die Phasenverschiebung für das gesamte Sys­ tem an einem Frequenzpunkt so einzustellen, daß am Hörort konstruktive Interferenzen nullter Ordnung auf dem direkten Weg von den Lautsprechern sichergestellt sind. Dies geschieht bei diesem Ausführungsbeispiel durch Ausgleich des akusti­ schen Laufzeitunterschieds und Balanceregelung. Abweichungen vom originalen Klangbild, die durch lokale Interferenzer­ scheinungen direkter und reflektierter Wellen entstehen, werden über Nachregeln des Frequenzgangs, also frequenzab­ hängiger Anhebung oder Absenkung der Verstärkung, ausge­ glichen. Die dabei wiederum auftretenden Phasendifferenzen werden über flache Flanken der Regelglieder klein gehalten und durch die angewandte Kompensationstechnik weitgehend ausgeregelt.

Hierbei können nicht nur Einflüsse der Raumakustik, sondern auch eventuelle Unterschiede in der Wiedergabekette nach dem Regelglied (Verstärker, Lautsprecher) kompensiert werden, so daß ohne Verringerung der Wiedergabequalität geringere An­ forderungen an deren Fertigungsqualität gestellt werden kön­ nen.

Der Meß- und Einstellvorgang findet wie folgt statt: Das Mikrophon 28 wird zunächst an den Platz des Hörers in der normalen geometrischen Umgebung des Wiedergaberaums ge­ bracht. Dann erfolgt, gesteuert durch den Mikroprozessor der Steuereinheit 26, die Vermessung der Parameter und die an­ schließenden Einstellungen der Regelglieder 30, 32, 34. Diese Einstellungen können in verschiedenen Komplexitätsgraden, je nach Anforderung an die Qualität der Wiedergabe, erfolgen. Beispiele für die Vorgehensweise sind:

Messung der Phasenverschiebung

Da ein Mikrophon keine Phasen, sondern nur Intensitäten mißt, kann der Phasenunterschied in der Wiedergabekette dadurch bestimmt werden, daß konstruktive Interferenz am Ort des Hörers für eine oder mehrere Frequenzen ein­ gestellt wird. Dazu kann beispielsweise das akustische Maximum eines Sinussignals, das gleichzeitig an die Eingänge zweier Kanäle gegeben wird, durch Phasenver­ schiebung am Eingang eines Verstärkerkanals eingestellt werden. Um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, ist hierzu eine Frequenz zu wählen, deren Wellenlänge ausreichend lang ist (< 300 Hz = 1 m Wellenlänge). Alternativ kann die Laufzeit über Tonimpulse gemessen werden.

Messung der Intensitätsunterschiede

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Referenztonquelle 12 nacheinander auf die vorhandenen Wiedergabekanäle geschaltet wird und die Intensität am Meßort verglichen wird.

Messung der Frequenzcharakteristik

Nach Einstellung der obigen Parameter kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Referenz­ tonquelle mit einer Anzahl diskreter Frequenzen bekannter Intensität, oder eine Rauschquelle, welche über den erforderlichen Frequenzbereich ein weißes Spektrum (gleiche Amplitude für sämtliche Signal­ anteile) aufweist, gleichzeitig über die vorhandenen Kanäle wiedergegeben wird und die durch das Mikrophon 28 gemessenen Intensitäten bei verschiedenen Frequenzen mit den Eingangssignalen verglichen werden.

Parametersätze können für mehrere Meßpunkte im Hörraum sowie für mehrere geometrische Konfigurationen des Hörraums (Zwi­ schenwände, Personenzahl, Vorhänge etc. ) hergestellt und gespeichert werden. Nach Bedarf kann die Kompensation für einen vorgewählten Punkt durch den Mikroprozessor einge­ stellt oder für optimale Wiedergabe einer gemittelten Konfi­ guration abgerufen werden.

Weiter besteht bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglich­ keit, den Frequenzgang ständig während der Tonwiedergabe anzupassen (aktiver Equalizer). Hierzu wird die Nutztonquel­ le 14 als Referenzquelle benutzt, indem die Intensität bei bestimmten Frequenzen permanent gemessen wird und mit dem Meßsignal des permanent am Hörerort befindlichen Mikrophons 28 verglichen wird. Hierbei können sich die Phase und der Intensitätsunterschied zwischen Tonkanälen (Balance) durch eine Bewegung des Meßpunktes relativ zu den Lautsprechern 20, 22 verändern. Die zur Kompensation der Laufzeit notwendi­ gen Referenzmessungen können erfindungsgemäß ständig oder in vorgegebenen Zeitabständen bei einer Frequenz außerhalb, insbesondere oberhalb des Hörbereichs durchgeführt werden.

Das bei dem vorliegenden Verfahren notwendige Meßmikrophon 28 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in die Fernbedienung der Anlage 10 eingebaut und kommuniziert kabellos über den Fernbedienungskanal mit der Anlage 10.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das akustische Feld, das von einer Referenztonquelle und der Nutztonquelle mittels der elektro-akustischen Wiedergabe­ kette erzeugt wird, an vorgegebenen Punkten im Wiedergabe­ raum (Platz des Hörers) vermessen. Mit Hilfe der Regelglie­ der 30 bis 34 (Equalizer) wird die Wiedergabekette so ange­ paßt, daß die durch die Raumakustik entstandenen Verfäl­ schungen kompensiert werden. Das akustische Feld kann also durch Vergleich mit der Referenzquelle 12 vermessen und entsprechend geregelt werden. Unter Ausnutzung der wiederzu­ gebenden Klangquelle (Nutztonquelle) als Referenzquelle kann eine kontinuierliche Regelung (Nachführung) der drei Para­ meter durchgeführt werden. Dabei sollten die Referenztonsig­ nale außerhalb des Hörbereichs liegen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Kompensieren akustischer Verfälschungen, die sich bei stereophoner Tonwiedergabe über mindestens zwei Lautsprecher (20, 22) infolge der Raumakustik an einem Hörort ergeben, unter Verwendung von

• 1. Verstärkerschaltungen (16, 18) zum Ansteuern der Lautsprecher (20, 22),
• 2. Phasenschiebern (30) zum Einstellen einer Phasen­ verschiebung zwischen den Tonkanälen,
• 3. Stellgliedern (32, 34) für die Verstärkung und für den Frequenzgang in jedem der Tonkanäle, und
• 4. einem Mikrofon (28) mit bekannter Frequenz­ charakteristik, das an dem Hörort die von den Lautsprechern (20, 22) erzeugten Schallwellen erfaßt und über eine Steuerschaltung (26) mit den Phasen­ schiebern (30) und den Stellgliedern (32, 34) zusammenwirkt,

mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) zur Kompensation von Phasenabweichungen zwischen den Schallwellen wird ein erstes Referenztonsignal an die Verstärkerschaltungen (16, 18) angelegt und die Phasenverschiebung zwischen den Tonkanälen so eingestellt, daß die Schallwellen am Hörort im wesentlichen zeit­ gleich eintreffen,
• b) zur Kompensation von Intensitätsabweichungen zwischen den Schallwellen werden unter Beibehaltung der nach Verfahrensschritt (a) gefundenen Einstellung der Phasenschieber (30) zweite Referenztonsignale sequentiell an die Verstärkerschaltungen (16, 18) angelegt und die Stellglieder (32) für die Verstärkung so eingestellt, daß die Schallwellen am Hörort im wesentlichen mit gleicher Schallintensität eintreffen, und
• c) zur Kompensation von Abweichungen im Frequenz­ gang werden unter Beibehaltung der nach den Verfahrensschritten (a) und (b) gefundenen Einstellungen dritte Referenztonsignale mit unterschiedlichen Frequenzen an die Verstärker­ schaltungen (16, 18) angelegt und die Stell­ glieder (34) für den Frequenzgang so eingestellt, daß am Hörort für alle Frequenzen im wesentlichen die gleichen Schallintensitäten entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein Sinussignal ist, das gleichzeitig von den Lautsprechern (20, 22) abgegeben wird, wobei sich die gesuchte Phasenverschiebung bei Ermittlung einer Interferenz nullter Ordnung am Hörort mittels des Mikrophons (28) ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein Impuls-Signal ist, das sequentiell von jeweils einem anderen der Lautsprecher (20, 22) abgegeben wird, und daß sich die gesuchte Phasenverschiebung anhand der Laufzeitdifferenz zwischen den einzelnen Lautsprechern (20, 22) und dem Mikrophon (28) ergibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein impulsförmiges Tonsig­ nal mit einer Frequenz außerhalb des Hörbereichs ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation akustischer Ver­ fälschungen für mehrere Hörorte und/oder für mehrere Raumakustik-Konfigurationen durchgeführt wird und daß die drei Parameter Phasenverschiebung, Intensitäts­ unterschied und Frequenzgang für jeden Hörort und jede Raumakustik-Konfiguration abgespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation akustischer Ver­ fälschungen für mehrere Hörorte durchgeführt wird und daß die drei Parameter Phasenverschiebung, Intensitäts­ unterschied und Frequenzgang jeweils durch Mittlung der den Hörorten jeweils zugeordneten Parameter ermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kompensation akustischer Verfälschungen während einer Nutzton-Wiedergabe in vorbestimmten Zeit­ abständen durchgeführt wird, wobei die ersten und zwei­ ten Referenztonsignale jeweils eine Frequenz außerhalb des Hörbereichs aufweisen und die dritten Referenzton­ signale Nutztonsignale bestimmter Frequenzen innerhalb des Hörbereichs sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das dritte Referenztonsignal ein weißes Spektrum im Hörbereich aufweist, in dem die Amplituden der Signalanteile bei den Frequenzen im Hörbereich gleich sind.

9. Vorrichtung zum Kompensieren akustischer Verfälschun­ gen, die sich bei stereophoner Tonwiedergabe über mindestens zwei Lautsprecher (20, 22) infolge der Raum­ akustik an einem Hörort ergeben, mit

• 1. Verstärkerschaltungen (16, 18) zum Ansteuern der Lautsprecher (20, 22),
• 2. Phasenschiebern (30) zum Einstellen einer Phasen­ verschiebung zwischen den Tonkanälen,
• 3. ersten Stellgliedern (32) für die Verstärkung und zweiten Stellgliedern (34) für den Frequenzgang in jedem der Tonkanäle,
• 4. einem Mikrofon (28) mit bekannter Frequenz­ charakteristik, das an dem Hörort die von den Lautsprechern (20, 22) erzeugten Schallwellen erfaßt,
• 5. einer Steuerschaltung (26) für die Phasenschieber (30) und die ersten und zweiten Stellglieder (32, 34), und
• 6. einer Referenztonquelle (12) zur Erzeugung erster, zweiter und dritter Referenztonsignale,
• 7. wobei die Steuerschaltung (26)
  • a) zur Kompensation von Phasenabweichungen zwischen den Schallwellen ein erstes Referenztonsignal an die Verstärker­ schaltungen (16, 18) anlegt und die Phasen­ schieber (30) zwischen den Tonkanälen so einstellt, daß die Schallwellen am Hörort im wesentlichen zeitgleich eintreffen,
  • b) zur Kompensation von Intensitäts­ abweichungen zwischen den Schallwellen unter Beibehaltung der für die Phasen­ schieber (30) gefundenen Einstellung zweite Referenztonsignale sequentiell an die Verstärkerschaltungen (16, 18) anlegt und die ersten Stellglieder (32) für die Verstärkung so einstellt, daß die Schall­ wellen am Hörort im wesentlichen mit gleicher Schallintensität eintreffen, und
  • c) zur Kompensation von Abweichungen im Frequenzgang unter Beibehaltung der für die Phasenschieber (30) und die ersten Stell­ glieder (32) gefundenen Einstellungen dritte Referenztonsignale mit unterschied­ lichen Frequenzen an die Verstärker­ schaltungen (16, 18) anlegt und die zweiten Stellglieder (34) für den Frequenzgang so einstellt, daß am Hörort für alle Frequenzen im wesentlichen die gleichen Schallintensitäten entstehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein Sinussignal ist, das gleichzeitig von den Lautsprechern (20, 22) abgegeben wird, wobei sich die gesuchte Phasen­ verschiebung bei Ermittlung einer Interferenz nullter Ordnung am Hörort mittels des Mikrophons (28) ergibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein Impuls-Signal ist, das sequentiell von jeweils einem anderen der Laut­ sprecher (20, 22) abgegeben wird, und daß sich die gesuchte Phasenverschiebung anhand der Laufzeit­ differenz zwischen den einzelnen Lautsprechern (20, 22) und dem Mikrophon (28) ergibt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenztonsignal ein impulsförmiges Tonsignal mit einer Frequenz außerhalb des Hörbereichs ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation akustischer Ver­ fälschungen für mehrere Hörorte und/oder für mehrere Raumakustik-Konfigurationen durchgeführt wird und daß die drei Parameter Phasenverschiebung, Intensitäts­ unterschied und Frequenzgang für jeden Hörort und jede Raumakustik-Konfiguration abgespeichert werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation akustischer Ver­ fälschungen für mehrere Hörorte durchgeführt wird und daß die drei Parameter Phasenverschiebung, Intensitäts­ unterschied und Frequenzgang jeweils durch Mittlung der den Hörorten jeweils zugeordneten Parameter ermittelt werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kompensation akustischer Verfäl­ schungen während einer Nutzton-Wiedergabe in vorbe­ stimmten Zeitabständen durchgeführt wird, wobei die ersten und zweiten Referenztonsignale jeweils eine Frequenz außerhalb des Hörbereichs aufweisen und die dritten Referenztonsignale Nutztonsignale bestimmter Frequenzen innerhalb des Hörbereichs sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Referenztonsignal ein weißes Spektrum im Hörbereich aufweist, indem die Amplituden der Signalanteile bei den Frequenzen im Hörbereich gleich sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16 mit einer Nutztonquelle (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung (24, 26, 30, 32, 34) zur Ermittlung der für die Kompensation der Raumakustik erforderlichen Einstellungen und zur Wiedergabe der Nutztonquelle (14) die Verstärkerschaltungen (16, 18) mit der Referenz­ tonquelle (12) oder mit der Nutztonquelle (14) verbindet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrophon (28) in einer Fern­ bedienungseinheit zum Steuern einer mit Raumakustik- Kompensation versehenen Tonwiedergabevorrichtung integriert ist.