DE19745392A1 - Sound reproduction apparatus - Google Patents

Abstract

The sound reproduction apparatus includes a control unit (1) which can receive at least one additional signal to the audio signals. The unit which can receive the additional signal identifies the value of a position variable in a two or three dimensional space. The position variable is assigned to an input channel or a group of input channels and represents a reference point for the position of a virtual sound source when reproduction is carried out. Signals which control loudspeakers (5.1-5.13) are generated on the input channels assigned to a position variable dependent on the position variable value and the audio signals. The impression of a virtual sound source or virtual sound source group is generated for a listener. The virtual sound source has the orientation according to the position variable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tonwiedergabe sowie ein Verfahren zur Herstellung und Wiedergabe von Tonaufzeichnun­ gen.The invention relates to a device for sound reproduction and a method for producing and reproducing sound recordings gene.

Bei bekannten Verfahren der Tonaufzeichnung wird der Ton mehrerer Klangkörper, z. B. von Instrumenten oder einer Musikgruppe, insge­ samt aufgezeichnet, wobei der von allen Klangkörpern gemeinsam erzeugte Ton an mehreren Stellen im Raum durch Mikrophone aufge­ nommen wird, die verschiedenen Kanälen einer Tonaufzeichnung ent­ sprechen. Ebenso ist es bekannt, eine Tonaufzeichnung eines be­ stimmten Klangkörpers, z. B. eines Sängers, unabhängig von dessen Begleitung herzustellen und in einer Aufzeichnung eines Gesamt­ werks bzw. bei der Wiedergabe diese Aufzeichnung mit einer weite­ ren Aufzeichnung oder life erzeugten Signalen zu überlagern.In known methods of sound recording, the sound is several Sound body, e.g. B. of instruments or a music group, in total recorded together, with that of all sound bodies in common generated sound in several places in the room by microphones is taken, the various channels of a sound recording speak. It is also known to be a sound recording of a voted sound body, z. B. a singer, regardless of it Establish accompaniment and record a total  factory or when playing this recording with a wide overlay their recording or life-generated signals.

Bei den herkömmlichen Wiedergabeverfahren erhält das Wiedergabege­ rät auf verschiedenen Kanälen die Informationen bezüglich der von den einzelnen Lautsprechern abzugebenden Schallsignale, wobei je­ dem Lautsprecher ein Kanal der Aufzeichnung zugeordnet ist. Durch das Zusammenwirken der Schallsignale aller Lautsprecher entsteht dabei für den Zuhörer der Eindruck mehrerer im Raum verteilter virtueller Schallquellen. Diese räumliche Verteilung ist jedoch durch die Signale auf den verschiedenen Kanälen vorgegeben. Durch eine Änderung der Gewichtung der Signale der einzelnen Lautspre­ cher kann zwar der räumliche Eindruck verändert werden, z. B. im einfachsten Fall durch eine unterschiedliche Änderung der Laut­ stärke der einzelnen Lautsprecher. Damit wird jedoch die virtuelle Position aller Schallquellen in der gleichen Weise verändert. Bei­ spielsweise kann bei der Wiedergabe eines Orchesterstücks die vir­ tuelle Position des ganzen Orchesters (z. B. von rechts nach links oder umgekehrt) verlagert werden, nicht aber die Position einzel­ ner Instrumente oder Instrumentengruppen, z. B. die Bläser oder die Streicher.In the conventional reproduction method, the reproduction is preserved advises on various channels the information regarding the sound signals to be emitted from the individual loudspeakers, whereby a channel of the recording is assigned to the loudspeaker. By the interaction of the sound signals of all speakers arises for the listener the impression of several distributed in the room virtual sound sources. However, this spatial distribution is given by the signals on the different channels. By a change in the weighting of the signals of the individual loudspeaker cher the spatial impression can be changed, z. B. in simplest case by changing the sound differently strength of the individual speakers. However, this will make the virtual Position of all sound sources changed in the same way. At for example, when playing an orchestral piece, the vir current position of the entire orchestra (e.g. from right to left or vice versa), but not the item individually ner instruments or groups of instruments, e.g. B. the wind or Strings.

Nach dem Stand der Technik ist man bei der Wiedergabe an die räum­ liche Anordnung der einzelnen (virtuellen) Klangkörper bei der Aufzeichnung gebunden ist, die keineswegs für die Verhältnisse bei der Wiedergabe optimal sein muß. Es besteht insbesondere keine Möglichkeit, die einzelnen virtuellen Klangkörper optimal an den Wiedergaberaum anzupassen.According to the state of the art, one is in the playback to the room arrangement of the individual (virtual) orchestras in the Record bound, which is by no means due to the circumstances playback must be optimal. In particular, there is none Possibility to optimally match the individual virtual orchestras Adjust play space.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Tonwiedergabevorrichtung sowie Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Tonsignalen zur Verfügung zu stellen, welche eine weitergehende individuelle Anpassung der Tonwiedergabe an die Bedürfnisse des Zuhörers, ins­ besondere an die akustischen Verhältnisse des Wiedergaberaumes ermöglicht. It is the object of the invention to provide a sound reproducing device and methods for recording and reproducing sound signals to provide a more extensive individual Adaptation of the sound reproduction to the needs of the listener, ins special to the acoustic conditions of the playback room enables.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tonwiedergabevor­ richtung zum Empfangen von elektrischen Signalen mit akustischer Information, im folgenden Audiosignale genannt, auf mehreren Ein­ gangskanälen gelöst, welche mehrere Lautsprecher zur Tonwiedergabe und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Lautsprecher auf­ weist, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Empfangen zumindest eines vorzugsweise digitalen Signals zusätzlich zu den Audiosignalen aufweist, welches den Wert einer (vorzugsweise zwei- oder dreidimensionalen) Positionsvariablen angibt, die einem Ein­ gangskanal oder einer Gruppe von Eingangskanälen zugeordnet ist und einen Bezugspunkt für die Position einer virtuellen Schall­ quelle bei der Wiedergabe darstellt, und in Abhängigkeit von dem Wert der Positionsvariablen und den Audiosignalen auf den dieser Positionsvariablen zugeordneten Eingangskanälen Signale zur An­ steuerung der Lautsprecher erzeugt, derart, daß für einen Zuhörer der Eindruck einer virtuellen Schallquelle oder einer Gruppe von virtuellen Schallquellen erzeugt wird, deren scheinbare Lage dem Wert der Positionsvariablen entspricht.According to the invention, this object is achieved by sound reproduction Direction for receiving electrical signals with acoustic Information, hereinafter referred to as audio signals, on several inputs solved channels, which several speakers for sound reproduction and a control device for driving the speakers has, the control device a device for receiving at least one preferably digital signal in addition to the Audio signals, which has the value of a (preferably two- or three-dimensional) position variables indicating an on channel or a group of input channels is assigned and a reference point for the position of a virtual sound source during playback, and depending on the Value of the position variables and the audio signals on them Position variables assigned input channels signals for on control of the speakers generated, such that for a listener the impression of a virtual sound source or a group of virtual sound sources are generated, the apparent location of which Corresponds to the value of the position variable.

Hierbei kann auf die in der Stereophonie allgemein bekannten Prin­ zipien zum Erzeugen eines räumlichen akustischen Eindrucks zurück­ gegriffen werden, wobei insbesondere die Phase und/oder der Pegel der Ansteuersignale für die einzelnen Lautsprecher gegenüber dem Signal des Eingangskanals in Abhängigkeit von dem Wert der Posi­ tionsvariablen verändert werden können, um eine scheinbare Wieder­ gabe an dem durch Positionsvariable angegebenen Ort zu erzeugen. Die Zuordnung der Pegel- und/oder Phasenänderung der Signale für die einzelnen Lautsprecher zu einer bestimmten Raumposition er­ folgt vorzugsweise anhand einer abgespeicherten Zuordnungstabelle, welche die entsprechenden Zuordnungen für ausgewählte Raumpunkte enthält, die ggf. interpoliert werden können. Diese Tabelle kann empirisch durch entsprechende Messungen im Wiedergaberaum oder durch Berechnungen mit einem mathematischen Modell erstellt wer­ den.Here you can refer to the well known Prin zipien to create a spatial acoustic impression are gripped, in particular the phase and / or the level the control signals for the individual speakers compared to the Signal of the input channel depending on the value of the posi tion variables can be changed to an apparent re to generate at the location specified by position variable. The assignment of the level and / or phase change of the signals for the individual speakers to a specific room position follows preferably on the basis of a stored allocation table, which the corresponding assignments for selected spatial points contains, which can be interpolated if necessary. This table can empirically by appropriate measurements in the playback room or through calculations with a mathematical model the.

Zur Erzielung von räumlich und/oder zeitlich variierenden akusti­ schen Effekten kann auf die bekannten Verfahren zur Fouriersynthe­ se zurückgegriffen werden, also die Darstellung räumlich und/oder zeitlich variierender Funktionen durch räumlich bzw. zeitlich pe­ riodisch oszillierende Funktionen.To achieve spatially and / or temporally varying acoustics  effects can affect the known Fouriersynth methods se, that is, the representation spatially and / or functions that vary in time due to spatial or temporal pe periodically oscillating functions.

Der scheinbare Ort der virtuellen Schallquelle muß nicht notwendi­ gerweise bei den durch die Positionsvariable angegebenen Koordi­ naten liegen. Wichtig ist vielmehr, daß er in einer festen Bezie­ hung zu dem Wert dieser Variablen steht, so daß er sich bei einer Änderung des Werts dieser Variablen ebenfalls ändert.The apparent location of the virtual sound source need not necessarily be in some cases with the coordinates specified by the position variable naten lie. Rather, it is important that he is in a fixed relationship hung to the value of this variable, so that it is at a Changing the value of this variable also changes.

Die Positionsvariable gibt vorzugsweise eine Position in einem zwei- oder dreidimensionalen kartesischen Raum an, kann dabei aber auf eine durch einen Parameter charakterisierte Werteschar be­ grenzt sein, die z. B. eine Kreisbahn mit festem Radius beschreiben kann. Vorzugsweise ist sie jedoch in zwei oder drei Dimensionen frei veränderlich.The position variable preferably gives a position in one two- or three-dimensional Cartesian space, but can to a set of values characterized by a parameter be bounded by the z. B. describe a circular path with a fixed radius can. However, it is preferably in two or three dimensions freely changeable.

Die Erfindung kann dabei insbesondere vorsehen, daß die Steuerein­ richtung die Lautsprecher derart ansteuert, daß ein Ansteuersignal zumindest auf einem der Ausgangskanäle zu einem der Lautsprecher von den Signalen auf mehreren Eingangskanälen abhängt.The invention can in particular provide that the Steuerein direction drives the speakers so that a drive signal at least on one of the output channels to one of the speakers depends on the signals on several input channels.

Dabei kann die Steuereinrichtung eine Mischvorrichtung aufweisen, welche die in Abhängigkeit von einer Positionsvariablen erzeugten Signale zur Ansteuerung der einzelnen Lautsprecher mit weiteren Ansteuersignalen für diese Lautsprecher mischt, wobei diese zu­ sätzlichen Signale auch Signale für eine herkömmliche Tonwieder­ gabe, z. B. für einen ortsfesten akustischen Hintergrund, sein kön­ nen, die direkt von einem Aufzeichnungsmedium eingelesen werden.The control device can have a mixing device, which the generated depending on a position variable Signals to control the individual speakers with others Control signals for these speakers mixes, with these too additional signals also signals for a conventional tone gift, e.g. B. for a fixed acoustic background nen, which are read directly from a recording medium.

Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Steuerein­ richtung für jede von mehreren Positionsvariablen jeweils eine Gruppe von Ansteuersignalen für die individuellen Lautsprecher er­ zeugt, welche von dem Wert dieser Positionsvariablen sowie den Au­ diosignalen auf dieser Positionsvariablen jeweils eindeutig zuge­ ordneten Eingangskanälen abhängen, und eine Mischvorrichtung für jeden Lautsprecher die diesem Lautsprecher zugeordneten Ansteuer­ signale jeder Gruppe derart überlagert, daß für den Zuhörer der Eindruck von mehreren virtuellen Schallquellen oder Gruppen von Schallquellen entsteht, deren Position jeweils dem Wert einer der Positionsvariablen entspricht.According to the invention it can further be provided that the tax direction for each of several position variables Group of control signals for the individual loudspeakers testifies which of the value of this position variable as well as the Au diosignals on this position variable each clearly assigned  ordered input channels depend, and a mixer for each loudspeaker the control assigned to this loudspeaker signals of each group superimposed in such a way that for the listener Impression of multiple virtual sound sources or groups of Sound sources arise, the position of which is the value of one of the Corresponds to position variables.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zumindest einer Positionsvariablen eine Gruppe von Eingangskanälen mit Audiosignalen zugeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung je­ dem der Eingangskanäle eine vorab festgelegte Relativkoordinate zuordnet, welche eine Position relativ zu dem durch die Positions­ variablen angegebenen Ort angibt, und auf der Grundlage der Posi­ tionsvariablen, der den Kanälen zugeordneten Relativkoordinaten und den Audiosignalen auf den entsprechenden Eingangskanälen An­ steuersignale für die einzelnen Lautsprecher derart erzeugt, daß für den Zuhörer der akustische Eindruck einer Gruppe von mehreren virtuellen Schallquellen in einer festen räumlichen Beziehung ent­ sprechend den vorgegebenen Relativkoordinaten entsteht, deren Lage insgesamt dem Wert der Positionsvariablen in der Weise entspricht, daß der Wert der Positionsvariablen den Bezugspunkt der Gruppe von virtuellen Schallquellen bildet, auf den sich die Relativkoordina­ ten beziehen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Gruppe von Klangkörpern scheinbar durch den Raum zu bewegen oder durch "vir­ tuelle Lautsprecher" eine Tonwiedergabe an einem bestimmten Punkt im Raum zu erzeugen, ohne an die konstruktiven Beschränkungen rea­ ler Lautsprecher gebunden zu sein.In one embodiment of the invention it can be provided that at least one position variable a group of input channels is assigned with audio signals, the control device depending that of the input channels has a predetermined relative coordinate assigns which one position relative to that by the positions variable specified location, and based on the posi tion variables, the relative coordinates assigned to the channels and the audio signals on the corresponding input channels An Control signals for the individual speakers generated such that for the listener the acoustic impression of a group of several virtual sound sources in a fixed spatial relationship according to the given relative coordinates, their position overall corresponds to the value of the position variable in such a way that the value of the position variable is the reference point of the group of forms virtual sound sources on which the relative coordina related. This way it is possible to create a group of Sound bodies seemingly to move through space or through "vir tuelle loudspeaker "a sound reproduction at a certain point to generate in space without reacting to the constructive limitations loudspeaker.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung aus dem Signal eines Eingangskanals Ansteuersignale für verschie­ dene Lautsprecher erzeugt, deren Pegel und/oder Phase gegenüber dem Wert des Eingangssignals verändert ist, um eine räumliche Wie­ dergabe der virtuellen Schallquelle entsprechend dem Wert der zu­ gehörigen Positionsvariable zu erzeugen.It can advantageously be provided that the control device from the signal of an input channel control signals for various loudspeaker generated, their level and / or phase opposite the value of the input signal is changed to a spatial how of the virtual sound source according to the value of the to generate the corresponding position variable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Einle­ sen des Werts einer Positionsvariablen von einem Aufzeichnungsme­ dium aufweisen.The device according to the invention can be a device for Einle  reading the value of a position variable from a record meter have dium.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin eine Einrichtung zum interaktiven Eingeben des Werts einer oder mehrerer Positions­ variablen durch einen Benutzer aufweisen.The device according to the invention can also be a device for entering the value of one or more positions interactively have variable by a user.

Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Steuerein­ richtung die Frequenz bzw. die Grundfrequenz des einer bestimmten virtuellen Schallquelle zugeordneten Anteils der von den Lautspre­ chern abgegebenen akustischen Signale in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des Wertes der zugehörigen Positionsvariable verändert, so daß z. B. die Frequenz in Abhängigkeit von der "Ge­ schwindigkeit" der virtuellen Schallquelle ab- oder zunimmt.According to the invention it can further be provided that the tax direction the frequency or the fundamental frequency of a certain Virtual sound source assigned share of that from the loudspeaker emitted acoustic signals depending on the temporal change in the value of the associated position variable changed so that z. B. the frequency depending on the "Ge speed "of the virtual sound source decreases or increases.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß die Ansteuerung der Lautsprecher in Abhängigkeit von den Signalen eines Sensors für die Position eines Zuhörers erfolgt. Bekanntlich hängt der bei einer bestimmten Lautsprecherkonfiguration erzeugte Raumeindruck von der Position des Zuhörers ab. Durch das Erfassen der Zuhörer­ position kann die Ansteuerung des Zuhörers bei fest vorgegebenem Wert der Positionsvariablen optimal auf die aktuelle Position des Zuhörers abgestimmt werden.It can advantageously be provided that the control of the Speaker depending on the signals from a sensor for the position of a listener is done. As you know, it depends a particular loudspeaker configuration created spatial impression depending on the position of the listener. By capturing the audience position can control the listener at a fixed predetermined Value of the position variable optimally to the current position of the Listener to be voted.

Ergänzend oder alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Wert der Positionsvariablen selbst von der festgestellten Po­ sition des Zuhörers abhängt, so daß das System auf Bewegungen des Zuhörers reagiert, z. B. in der Form, daß die virtuelle Schallquel­ le bei einer Annäherung des Zuhörers an ihren fiktiven Ort "aus­ weicht". Der Wert der Positionsvariablen kann auch an weitere Meß­ größen gekoppelt sein, z. B. an die Lautstärke im Raum, an das Auf­ treten bestimmter akustischer Frequenzen etc. Umgekehrt können weitere Effekte oder die Ansteuerung von sonstigen Anlagenteilen von dem Wert einer Positionsvariablen abhängen, z. B. kann die Orientierung von Scheinwerfern an die Position einer fiktiven Schallquelle gekoppelt sein. Der Ort der virtuellen Schallquelle kann erfindungsgemäß auch an den Ort einer oder mehrerer visueller Bildprojektionen gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Vorfüh­ rungsraum dafür eingerichtet sein, an verschiedenen Stellen Bild­ projektionen, insbesondere auch holographische Bildprojektionen, zu erzeugen, wobei eine bestimmte Bildprojektion dann gleichzeitig mit einer Verlagerung des scheinbaren Orts der virtuellen Schall­ quelle an den Projektionsort aktiviert wird, so daß insgesamt nicht nur ein akustischer, sondern auch ein visueller Eindruck einer virtuellen Schallquelle erzeugt wird. Durch Verlagern des Projektionsortes, etwa durch Bewegen eines Projektors oder, bei einer computergesteuerten Bildprojektion, durch interaktives Ver­ schieben eines Bildelements, können unter gleichzeitiger entspre­ chender Verlagerung des scheinbaren Orts der virtuellen Schall­ quelle auch bewegte visuell und akustisch wahrnehmbare Objekte simuliert werden.Additionally or alternatively, however, it can also be provided that the value of the position variable itself from the detected Po sition of the listener depends, so that the system on movements of the Listener responds, e.g. B. in the form that the virtual sound source le when the listener approaches their fictional location " gives way ". The value of the position variable can also be passed on to other meas sizes be coupled, e.g. B. the volume in the room, the up certain acoustic frequencies etc. Conversely further effects or the control of other system parts depend on the value of a position variable, e.g. B. can Orientation of headlights to the position of a fictional one Sound source coupled. The location of the virtual sound source  can according to the invention also the location of one or more visual Image projections must be coupled. For example, a demonstration room can be set up for this purpose at various points projections, especially holographic image projections, generate, with a certain image projection then simultaneously with a shift in the apparent location of the virtual sound source is activated at the projection location, so that overall not just an acoustic, but also a visual impression a virtual sound source is generated. By moving the Projection location, for example by moving a projector or, at a computer-controlled image projection, through interactive Ver pushing a picture element, can correspond at the same time appropriate shifting of the apparent location of the virtual sound source also moved visually and acoustically perceptible objects can be simulated.

Übliche Show- oder Verzerrungseffekte, z. B. die Veränderung der Wiedergabegeschwindigkeit oder die Veränderung der Tonhöhe, können erfindungsgemäß getrennt für jede virtuelle Schallquelle oder jede Gruppe von virtuellen Schallquellen angewendet werden.Common show or distortion effects, e.g. B. the change in Playback speed or changing the pitch according to the invention separately for each virtual sound source or each Group of virtual sound sources can be applied.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß sich mehrere Lautsprecher auf den Grenzflächen eines imaginären dreidimensionalen Körpers befinden. Dabei können die Lautsprecher akustische Signale sowohl in Richtung in das Innere des imaginären Körpers als auch zu des­ sen Außenseite hin abgeben.It can also be provided that there are several speakers on the interfaces of an imaginary three-dimensional body are located. The speakers can both beeps towards the inside of the imaginary body as well as the Hand over to the outside.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Tonwiedergabe zur Verfügung, bei welchem von einem Tondatenträger Audiosignale sowie Daten betreffend die Position zumindest einer virtuellen Schall­ quelle eingelesen werden und eine Ansteuerung von mehreren in ei­ nem Wiedergaberaum verteilten Lautsprechern in Abhängigkeit von den Audiosignalen und den Positionsdaten derart erfolgt, daß für einen Zuhörer der Eindruck einer virtuellen Schallquelle oder ei­ ner Gruppe von virtuellen Schallquellen erzeugt wird, deren scheinbare Position dem Wert der Positionsvariablen entspricht. The invention further provides a method for sound reproduction Available in which audio signals from a sound data carrier as well Data regarding the position of at least one virtual sound source can be read and a control of several in egg speakers distributed depending on the audio signals and the position data is such that for a listener the impression of a virtual sound source or egg ner group of virtual sound sources is generated, the apparent position corresponds to the value of the position variable.  

Dabei kann vorgesehen sein, daß zumindest aus einem ersten und ei­ nem zweiten elektronischen Audio-Eingangssignal jeweils Ansteuer­ signale für verschiedene Lautsprecher erzeugt werden, die jeweils von dem Wert einer dem ersten bzw. zweiten Eingangssignal zugeord­ neten ersten bzw. zweiten Positionsvariable derart abhängen, daß für einen Zuhörer der Eindruck von zwei virtuellen Schallquellen an zwei durch die Positionsvariablen festgelegten Positionen ent­ steht, wobei zumindest für einen Lautsprecher auf das erste und das zweite Eingangssignal zurückgehende Ansteuersignale zu einem kollektiven Ansteuersignal für diesen Lautsprecher kombiniert wer­ den. Hierbei können natürlich noch weitere Eingangssignale ent­ sprechenden Positionsvariablen zugeordnet sein und in analoger Weise verarbeitet werden. Wie bereits vorangehend erwähnt, können einer Positionsvariablen auch Gruppen von Audiosignalen zugeordnet sein.It can be provided that at least from a first and egg Control a second electronic audio input signal signals are generated for different speakers, each from the value assigned to the first or second input signal neten first and second position variables depend such that for a listener the impression of two virtual sound sources at two positions determined by the position variables stands, with at least one speaker on the first and the second input signal returning drive signals to one collective control signal for this speaker who combined the. Of course, other input signals can also occur here speaking position variables and in analog Processed way. As mentioned above, can groups of audio signals are also assigned to a position variable be.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Tonaufzeichnung zur Verfügung, bei welchem auf einem Aufzeich­ nungsmedium zum einen Signale betreffend der wiederzugebenden Schallsignale einer Schallquelle und getrennt hiervon Daten hin­ sichtlich der Position der Schallquelle im Raum aufgezeichnet wer­ den.The invention further provides a method of manufacturing a Sound recording available, on which on a recording medium on the one hand signals relating to the to be reproduced Sound signals from a sound source and data separated from it visually the position of the sound source in the room who recorded the.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die reale oder fiktive Position einer Schallquelle durch einen Positionssensor ermittelt wird und die aufgezeichneten Positionsdaten auf der Grundlage der Signale des Positionssensors erstellt werden. Ein derartiger Sensor kann z. B. aus einem Ultraschallsender bestehen, dessen Signale von ortsfesten Detektoren im Raum aufgenommen werden, wobei die detek­ tierten Signale zur Berechnung der Position des Senders verwendet werden. Ein solcher Sensor kann z. B. einem Sänger oder Instrumen­ talisten angeheftet werden, so daß seine Bewegungen beim Spielen mit aufgezeichnet werden. Ein Positionssensor kann aber auch einem Double angeheftet werden, das sich stumm im Raum bewegt.It can be provided that the real or fictitious position a sound source is determined by a position sensor and the recorded position data based on the signals of the position sensor. Such a sensor can e.g. B. consist of an ultrasonic transmitter whose signals from stationary detectors are included in the room, the detec tated signals used to calculate the position of the transmitter will. Such a sensor can e.g. B. a singer or instruments Talists are pinned so that his movements when playing be recorded with. A position sensor can also be used Double pinned that moves silently in the room.

In einer Ausführungsform der Erfindung können die Positionsdaten unabhängig von einer realen Schallquelle erstellt werden.In one embodiment of the invention, the position data  be created independently of a real sound source.

Insbesondere können die Positionsdaten auf der Grundlage der Si­ gnale einer interaktiven Benutzerschnittstelle erstellt werden.In particular, the position data can be based on the Si an interactive user interface.

Weiterhin können die Schallsignale mehrerer Schallquellen unabhän­ gig voneinander aufgezeichnet werden und jeweils zusammen mit Da­ ten für die Position der jeweiligen Schallquelle im Raum in einer Weise abgespeichert werden, die das gleichzeitige Auslesen der den verschiedenen Schallquellen zugeordneten akustischen Informationen sowie der zeitlich zugehörigen Positionsdaten gestattet. Werden die Raumpositionsdaten unabhängig von der eigentlichen Tonauf­ zeichnung erstellt, wird deren Abfolge in einer Weise gespeichert, die ein synchrones Auslesen dieser Dateien zusammen mit den aufge­ zeichneten akustischen Signalen gestattet.Furthermore, the sound signals of several sound sources can be independent gig from each other and together with Da for the position of the respective sound source in the room in one Be stored, the simultaneous reading of the acoustic information associated with different sound sources as well as the temporally associated position data. Will the room position data regardless of the actual sound drawing, its sequence is saved in a way a synchronous reading of these files together with the recorded acoustic signals allowed.

Erfindungsgemäß hängen die letztendlich von den Lautsprechern ab­ gegebenen Signale von den Positionsvariablen derart ab, daß bei einer Änderung des Werts einer Positionsvariablen (bei gleichblei­ bendem Wert aller anderen Eingangsgrößen und -signale) eine Ände­ rung der Ansteuerung der Lautsprecher erfolgt.According to the invention, they ultimately depend on the speakers given signals from the position variables such that at a change in the value of a position variable (with the same value of all other input variables and signals) a change The loudspeakers are controlled.

Zu den speziellen Effekten, die sich erfindungsgemäß realisieren lassen, gehört die Abhängigkeit der Wiedergabefrequenz von der zeitlichen Ableitung des Werts einer Positionsvariablen, bei­ spielsweise zur Simulation eines Doppler-Effekts. Hierbei wird in einer Simulation des realen Doppler-Effekts der Ton an unter­ schiedlichen Stellen im Raum mit einer unterschiedlichen Grundfre­ quenz, die von der "Geschwindigkeit" der virtuellen Schallquelle im Raum und davon abhängt, ob sich der entsprechende Raumbereich, bezogen auf die Bewegungsrichtung der virtuellen Schallquelle, vor oder hinter der Position der virtuellen Schallquelle befindet, wiedergegeben. Hierbei kann der Effekt ausgenutzt werden, daß sich durch gegenläufige Phasenverschiebung in verschiedenen Raumberei­ chen eine Abschwächung bestimmter Frequenzen erreichen läßt. About the special effects that are realized according to the invention let the dependence of the playback frequency on the time derivative of the value of a position variable, at for example to simulate a Doppler effect. Here, in a simulation of the real Doppler effect of the sound on under different places in the room with a different basic fre quenz by the "speed" of the virtual sound source in the room and depends on whether the corresponding area, related to the direction of movement of the virtual sound source or behind the position of the virtual sound source, reproduced. Here, the effect can be exploited that due to opposite phase shift in different areas Chen can weaken certain frequencies.  

Die Lautsprecher sind vorzugsweise an den Eckpunkten eines imagi­ nären Parallelepipeds, beispielsweise eines rechtwinkligen Quaders oder Würfels, angeordnet, wobei im Zentrum einer oder mehrerer Flächen des Parallelepipeds weitere Lautsprecher angebracht sein können.The speakers are preferably at the corner points of an imagi primary parallelepipeds, for example a rectangular cuboid or cube, arranged in the center of one or more Surfaces of the parallelepiped additional speakers may be attached can.

Während nach den herkömmlichen Verfahren bei der Aufzeichnung meh­ rere Tonkanäle erzeugt werden, die jeweils einem bestimmten Laut­ sprecher zugeordnet sind, findet erfindungsgemäß eine Zuordnung von Aufzeichnungskanälen zu einzelnen virtuellen Schallquellen, z. B. einem Klangkörper bzw. einer Gruppe von Klangkörpern statt, wobei die räumliche Position dieser Schallquelle in Form einer Koordinatenangabe festgehalten wird. Die Zuordnung zu den ver­ schiedenen Kanälen der Lautsprecher findet erst auf der Wiederga­ beseite statt. Dies ermöglicht es, die Ausgangssignale für die einzelnen Lautsprecherkanäle individuell auf die Konfiguration der Lautsprecher im Wiedergaberaum abzustellen, so daß ein koordina­ tengetreue Wiedergabe unabhängig von der Konfiguration dieser Lautsprecher möglich ist. Weiterhin ist es auch möglich, bei der Wiedergabe die räumliche Konfiguration der virtuellen Schallquel­ len frei zu gestalten. Es ist insbesondere gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich, die Signale auf den Lautsprecherkanälen auf die aktuelle Position des Zuhörers abzustellen und dadurch den Raumeindruck noch weitergehend zu optimieren.While meh More sound channels are generated, each with a specific sound are assigned speakers, according to the invention is assigned from recording channels to individual virtual sound sources, e.g. B. instead of a sound body or a group of sound bodies, the spatial position of this sound source in the form of a Coordinate information is recorded. The assignment to the ver different channels of the speakers are only found on the replay aside instead. This enables the output signals for the individual speaker channels individually to the configuration of the Turn off speakers in the playback room so that a koordina accurate playback regardless of the configuration of this Speaker is possible. It is also possible to use the Play the spatial configuration of the virtual sound source len to design freely. It is particularly preferred according to one Embodiment possible, the signals on the speaker channels to the current position of the listener and thereby the To optimize the spatial impression even further.

Die Erfindung eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Komposi­ tion von elektronischer Musik, da der Raum als weitere Komposi­ tionskomponente mit einbezogen werden kann. So kann eine sich durch den Raum auf eine bestimmte Weise bewegende Schallquelle simuliert werden, ohne daß man an die begrenzten Möglichkeiten der Bewegung einer tatsächlichen Schallquelle gebunden wäre. Bei­ spielsweise läßt sich ohne weiteres der Eindruck von mehreren Schallquellen erzeugen, die sich auf einer beliebigen dreidimen­ sionalen Bahn durch den Raum bewegen.The invention opens up various possibilities for the composi tion of electronic music, since the space as another composition tion component can be included. This is how one can sound source moving through the room in a certain way can be simulated without considering the limited possibilities of Movement of an actual sound source would be bound. At for example, the impression of several can easily be given Generate sound sources that are on any three dimensions move the regional train through the room.

Andererseits besteht auch die Möglichkeit, bei der Wiedergabe di­ rekt auf das Publikum zu reagieren. Auf diese Weise kann eine in­ teraktive Musik komponiert werden, bei der die Schallquelle scheinbar auf Bewegungen des Zuhörers durch eine eigene Bewegung reagiert.On the other hand, there is also the possibility of playing di  reacting directly to the audience. In this way, one in interactive music can be composed using the sound source apparently on movements of the listener through their own movement responds.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung, bei dem auf die beigefügten Zeichnungen Be­ zug genommen wird.Further features and advantages of the invention result from the following detailed description of an embodiment game of the invention, in the Be on the accompanying drawings is taken.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch das Prinzip einer erfin­ dungsgemäßen Wiedergabevorrichtung. Fig. 1 and 2 schematically show the principle of an OF INVENTION to the invention reproducing apparatus.

Fig. 3 zeigt schematisch die Komponenten einer Wieder­ gabevorrichtung. Fig. 3 shows schematically the components of a replay device.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Lautsprecher in einem Wiedergaberaum gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows the arrangement of the loudspeakers in a reproduction room according to an embodiment.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahrens werden die Tonsignale jedes Klangkörpers getrennt aufgenommen und auf einem Tondatenträger, beispielsweise einem Tonband, einer CD oder dgl., jeweils in einem separaten Kanal abgespeichert. Gleich­ zeitig wird die Position des Klangkörpers über einen Positionssen­ sor verfolgt und die Position des Klangkörpers zu jedem Zeitpunkt wird in Form von Koordinaten in einem normierten Raum festgelegt und gleichzeitig mit den Tonsignalen gespeichert. Beispielsweise kann das zugrundeliegende Koordinatensystem ein auf die Mitte des Raumes bezogenes rechtwinkliges Koordinatensystem mit den Koordi­ naten x, y und z sein, wobei die Koordinatenwerte zwischen -1 und 1 variieren.In one embodiment of the recording method according to the invention the sound signals of each sound body are recorded separately and on a sound medium, for example a tape, a CD or the like, each stored in a separate channel. Soon the position of the sound body is timed via a position sor tracks and the position of the sound body at all times is defined in the form of coordinates in a standardized space and stored simultaneously with the sound signals. For example can the underlying coordinate system be on the middle of the Right-angled coordinate system with the coordinates naten x, y and z, with the coordinate values between -1 and 1 vary.

Die Koordinaten können in jeder Form abgespeichert werden, welche die Rekonstruktion einer Bewegungsbahn im dreidimensionalen Raum ermöglicht. Beispielsweise können in regelmäßigen Zeitabständen die jeweiligen Koordinaten eingespeichert werden. Es ist aber auch möglich, den Anfangs- und Endpunkt einer Bewegung sowie die zuge­ hörige Bewegungsdauer für die Simulation einer gleichförmigen Be­ wegung oder die Geschwindigkeit und die Dauer der Bewegung anzuge­ ben. Selbstverständlich sind auch kompliziertere Speicher- und Rekonstruktionsmethoden, etwa die Speicherung einer Differential­ gleichung und die Simulation ihrer Lösung bei der Wiedergabe, mög­ lich.The coordinates can be saved in any form, which the reconstruction of a trajectory in three-dimensional space enables. For example, at regular intervals  the respective coordinates are saved. It is also possible the start and end point of a movement as well as the proper movement duration for the simulation of a uniform loading movement or the speed and duration of the movement ben. Of course, more complicated storage and Reconstruction methods, such as storing a differential equation and the simulation of your solution during playback, possible Lich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufnah­ meverfahrens bewegt sich der Klangkörper bei der Aufnahme nicht und die entsprechenden Positionsdaten werden unabhängig direkt als Daten abgespeichert, z. B. durch die direkte Eingabe von Positions­ koordinaten oder durch die interaktive Simulation einer Bewegung in einem virtuellen Raum auf einem Bildschirm, z. B. durch einen Joystick oder Trackball. Beim Abspeichern der Positionsdaten wer­ den Zeitmarken eingegeben, welche eine Synchronisation mit den aufgezeichneten akustischen Daten gestatten.According to a further embodiment of the receptacle according to the invention the sound body does not move during recording and the corresponding position data are independently directly as Data saved, e.g. B. by entering positions directly coordinate or through the interactive simulation of a movement in a virtual room on a screen, e.g. B. by a Joystick or trackball. When saving the position data, who entered the time stamps, which synchronize with the allow recorded acoustic data.

Weiterhin kann auch vorgesehen sein, daß mehrere verschiedene Gruppen von Klangkörpern, z. B. die Bläsergruppe und die Streicher­ gruppe eines Orchesters, einzeln mit einem herkömmlichen Stereo­ phonieverfahren aufgenommen werden und für jede Gruppe die Koor­ dinaten eines Bezugspunktes, z. B. des linken vorderen Eckpunkts, gespeichert werden. Dabei wird der Ton in bekannter Weise an ver­ schiedenen Punkten im Raum durch Mikrophone aufgenommen und es werden mehrere Kanäle mit Audiosignalen erzeugt, die zusammen die räumliche Verteilung der einzelnen Klangkörper in der Gruppe fest­ halten und insgesamt einer Positionsvariablen zugeordnet sind. Bei dieser Art der Aufzeichnung erfolgt die Wiedergabe derart, daß der virtuelle Bezugspunkt einer Gruppe, also beispielsweise ihr scheinbarer linker vorderer Eckpunkt, bei den durch die Positions­ variable angegebenen Koordinaten liegt, so daß ihre Position ins­ gesamt durch Ändern des Werts der Positionsvariablen verändert werden kann, nicht aber die Position der Instrumente innerhalb der Gruppe. Furthermore, it can also be provided that several different Groups of sound bodies, e.g. B. the wind section and the strings group of an orchestra, individually with a conventional stereo Phony procedures and the coor- ding for each group data of a reference point, e.g. B. the left front corner point, get saved. The sound is in a known manner at ver different points in the room recorded by microphones and it several channels with audio signals are generated, which together form the spatial distribution of the individual orchestras in the group hold and are assigned to a position variable. At this type of recording is played back in such a way that the virtual reference point of a group, for example you Apparent left front corner, at the by the positions variable specified coordinates lies so that their position ins changed overall by changing the value of the position variable can, but not the position of the instruments within the Group.  

Fig. 1 stellt schematisch das Prinzip einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabevorrichtung dar. Zwei Eingangskanälen A₁ und A₂ ist jeweils eine Verarbeitungseinrichtung V₁ bzw. V₂ zuge­ ordnet, welche jeweils aus den Audiosignalen auf dem zugeordneten Kanal (A₁ bzw. A₂) und einer ebenfalls zugeordneten Ortskoordinaten X₁ bzw. X₂ Ausgangssignale C₁₁, C₁₂, C₁₃, . . . bzw. C₂₁, C₂₂, C₂₃, . . . für die einzelnen Lautsprecher so bestimmen, daß für einen Zuhörer der Eindruck einer virtuellen Schallquelle an dem Ort X₁ bzw. X₂ entstünde, wenn diese Signale direkt an die Lautsprecher weiterge­ leitet würden. Die für einen bestimmten Lautsprecher vorgesehenen Ausgangssignale von V₁ und V₂ werden dann in einer Mischvorrichtung einander überlagert, die hier schematisch als eine Reihe von Blöc­ ken M₁, M₂, M₃, . . . dargestellt ist, welche jeweils einem Lautspre­ cher zugeordnet sind und zugehörige Ausgangssignale für die ein­ zelnen Lautsprecher abgeben, also D₁ für einen ersten Lautsprecher, D₂ für einen zweiten Lautsprecher usw., so daß insgesamt der Ein­ druck von zwei Schallquellen an den Orten X₁ und X₂ entsteht. Fig. 2 zeigt eine Abwandlung dieses Prinzips, bei der einer Positions­ variablen jeweils Gruppen von Eingangskanälen A₁₁, A₁₂, . . . bzw. A₂₁, A₂₂, . . . zugeordnet sind. Dabei ist für jeden der Eingangska­ näle in der entsprechenden Verarbeitungseinheit eine zugeordnete Relativkoordinate gespeichert, also z. B. y₁₁ für den Kanal A₁₁, y₁₂ für den Kanal A₁₂ usw. Die Verarbeitungseinrichtung V₁ erzeugt nun Ausgangssignale C_1j derart, daß für einen Zuhörer der Eindruck ent­ steht, bei einem Ort x₁ + y₁₁ befinde sich eine Schallquelle, wel­ che Ton entsprechend den Signalen auf dem Kanal A₁₁ abgibt, bei der Stelle x₁ + y₁₂ befinde sich eine Schallquelle, welche Ton entspre­ chend den Signalen auf dem Kanal A₁₂ abgibt usw. Die entsprechenden Signale der einzelnen Verarbeitungseinheiten werden dann wie vor­ angehend beschrieben in dem Mischer zusammengeführt. Fig. 1 schematically illustrates the principle of an embodiment of the playback device according to the invention. Two input channels A ₁ and A ₂ are each assigned a processing device V ₁ or V ₂ , each of which consists of the audio signals on the assigned channel (A ₁ and A ₂ ) and an also assigned location coordinates X ₁ or X ₂ output signals C ₁₁ , C ₁₂ , C _13,. . . or C ₂₁ , C ₂₂ , C _23,. . . determine for the individual speakers so that for a listener the impression of a virtual sound source at the location X ₁ or X ₂ would arise if these signals were passed on directly to the speakers. The output signals of V ₁ and V ₂ provided for a specific loudspeaker are then superimposed on one another in a mixing device, which here is shown schematically as a series of blocks M ₁ , M ₂ , M ₃ ,. . . is shown, which are each assigned to a loudspeaker and associated output signals for the individual loudspeakers, ie D ₁ for a first loudspeaker, D ₂ for a second loudspeaker, etc., so that the total pressure from two sound sources at the locations X ₁ and X ₂ arises. Fig. 2 shows a modification of this principle, in which a position variable groups of input channels A ₁₁ , A _12,. . . or A ₂₁ , A _22,. . . assigned. An associated relative coordinate is stored for each of the input channels in the corresponding processing unit, that is, for. B. y ₁₁ for the channel A ₁₁ , y ₁₂ for the channel A ₁₂ , etc. The processing device V ₁ now generates output _signals C _1j such that for a listener there is the impression that there is a location x ₁ + y ₁₁ Sound source, which emits sound in accordance with the signals on channel A ₁₁ , at point x ₁ + y ₁₂ there is a sound source which emits sound corresponding to the signals on channel A ₁₂ , etc. The corresponding signals from the individual processing units are then merged in the mixer as described above.

Eine mögliche Realisierung eines Wiedergabegeräts besteht, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, im wesentlichen aus einer Steu­ ereinheit 1, einer Bedien- und Anzeigeeinheit 3 und den Lautspre­ chern 5. Die Steuereinheit 1 empfängt Eingangsdaten von einem Ton­ datenträger 7, auf die von einer Datenkontrolleinheit 11 der Steu­ ereinheit 1 zugegriffen wird. Die Datenkontrolleinheit 11 dient der Aktivierung von gespeicherten Daten und der Zuleitung der aku­ stischen Daten und der Raumpositionsdaten an die Audioverarbei­ tungseinheit (APU). Die Audioverarbeitungseinheit 12 kommuniziert mit der Bedien- und Anzeigeeinheit 3 und gestattet die Änderung und Bearbeitung der eingelesenen akustischen Daten entsprechend den Eingaben eines Benutzers oder einem vorbestimmten Programm. Sie kommuniziert weiterhin mit einer 3D-Steuereinheit 13, welche auf der Grundlage der Positionsdaten für die einzelnen Lautspre­ cher die Größen berechnet, welche erforderlich sind, um eine Schallquelle an einem bestimmten Ort im Raum zu simulieren. In einem Mischer 14 werden die Ansteuerungssignale für mehrere virtu­ elle Schallquellen überlagert und abgestimmt und dann in herkömm­ licher Weise über A/D-Wandler 15 und Verstärker 16 an die Laut­ sprecher 5 abgegeben.A possible implementation of a playback device, as shown schematically in FIG. 3, consists essentially of a control unit 1 , an operating and display unit 3 and the loudspeakers 5 . The control unit 1 receives input data from a sound data carrier 7 , which is accessed by a data control unit 11 of the control unit 1 . The data control unit 11 is used to activate stored data and to supply the acoustic data and the spatial position data to the audio processing unit (APU). The audio processing unit 12 communicates with the operating and display unit 3 and permits the modification and processing of the read acoustic data in accordance with the inputs of a user or a predetermined program. It also communicates with a 3D control unit 13 which, on the basis of the position data for the individual loudspeakers, calculates the sizes which are required to simulate a sound source at a specific location in the room. In a mixer 14 , the control signals for several virtual sound sources are superimposed and tuned and then delivered in a conventional manner via A / D converter 15 and amplifier 16 to the loudspeaker 5 .

Fig. 4 zeigt eine mögliche Anordnung der Lautsprecher im Raum. Es sind insgesamt 13 Lautsprecher 5 ₁ bis 5 ₁₃ vorgesehen, wobei acht Lautsprecher an den Eckpunkten eines Quaders und fünf weitere Lautsprecher in den jeweiligen Flächenmittelpunkten dieses Quaders angeordnet sind. Die Lautsprecher geben sowohl nach innen in das Zentrum des Quaders als auch nach außen Schall ab. Da bei tiefen Tönen eine exakte Lokalisierung durch das menschliche Gehör nicht möglich ist, kann ein Teil der Lautsprecher, beispielsweise die Lautsprecher in den Flächenmittelpunkten, nur mittlere und höhere Frequenzen abstrahlen, während tiefe Frequenzen nur von in größe­ rem Abstand voneinander angeordneten Lautsprechern, z. B. den Laut­ sprechern an den Eckpunkten des Quaders abgestrahlt werden. Fig. 4 shows a possible arrangement of the speakers in the room. A total of 13 loudspeakers 5 ₁ to 5 _{13 are} provided, eight loudspeakers being arranged at the corner points of a cuboid and five further loudspeakers being arranged in the respective surface center points of this cuboid. The speakers emit sound both inwards into the center of the cuboid and outwards. Since an exact localization by the human ear is not possible with low tones, a part of the loudspeakers, for example the loudspeakers in the center of the area, can only radiate medium and higher frequencies, while low frequencies only from loudspeakers arranged at a greater distance from each other, e.g. B. the loudspeakers are emitted at the corner points of the cuboid.

Das dargestellte Wiedergabesystem arbeitet wie folgt.The playback system shown works as follows.

Von dem Tondatenträger, z. B. einer Festplatte, einer CD, einem Tonband oder dergleichen, werden für jede virtuelle Schallquelle einerseits die akustischen Daten und andererseits die zugehörigen Positionsdaten über die Datenkontrolleinheit 11 eingelesen und der Audioverarbeitungseinheit zugeführt. In der Audioverarbeitungsein­ heit 12 werden diese Daten, sofern gewünscht, entsprechend den Vorgaben eines Benutzers modifiziert, z. B. durch interaktive Kom­ munikation mit der Bedien- und Anzeigeeinheit 3. So kann insbeson­ dere die Position der virtuellen Schallquellen gegenüber der Vor­ gabe des Tondatenträgers verändert werden, etwa dergestalt, daß die virtuelle Position eines Solisten gegenüber dem Orchester bei der Wiedergabe verschoben wird. Weiterhin kann für jede virtuelle Schallquelle getrennt die Wiedergabegeschwindigkeit unabhängig von der Frequenz variiert werden, wobei Mittel und Verfahren zum Vari­ ieren der Wiedergabegeschwindigkeit für sich bekannt sind. Ebenso ist es möglich, - ebenfalls in für sich bekannter Weise - die aku­ stischen Frequenzen bei der Wiedergabe insgesamt anzuheben oder abzusenken, so daß beispielsweise die Tonlage eines Sängers verän­ dert werden kann. Es kann also nicht nur, wie bei herkömmlichen Equilizern, die Amplitude eines Frequenzbereichs verändert werden, sondern es können auch einzelne Frequenzbereiche unabhängig von­ einander verschoben werden. Zusätzlich können bekannte Effekte, z. B. Schall, Echo, Verzerrungen usw., erzeugt werden, wobei jedoch im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen diese Effekte auf jede ein­ zelne virtuelle Schallquelle unabhängig angewendet werden können.From the sound medium, e.g. B. a hard disk, a CD, a tape or the like, for each virtual sound source, on the one hand, the acoustic data and, on the other hand, the associated position data are read in via the data control unit 11 and fed to the audio processing unit. In the audio processing unit 12 , these data are, if desired, modified according to the specifications of a user, for. B. by interactive com communication with the control and display unit 3rd In particular, the position of the virtual sound sources can be changed in relation to the input of the sound data carrier, for example in such a way that the virtual position of a soloist relative to the orchestra is shifted during playback. Furthermore, the playback speed can be varied independently of the frequency for each virtual sound source, means and methods for varying the playback speed being known per se. It is also possible - also in a manner known per se - to raise or lower the overall acoustic frequencies during playback, so that, for example, the pitch of a singer can be changed. Not only can the amplitude of a frequency range be changed, as in the case of conventional equalizers, but individual frequency ranges can also be shifted independently of one another. In addition, known effects, e.g. As sound, echo, distortion, etc., are generated, but in contrast to conventional systems, these effects can be applied to each individual virtual sound source independently.

Das Ergebnis dieser Verarbeitung in der Audioverarbeitungseinheit sind also wieder einerseits Audiodaten für jede virtuelle Schall­ quelle und andererseits die zugehörigen Positionsdaten für diese virtuelle Schallquelle, welche entsprechend den Vorgaben eines Benutzers oder eines Programms verändert wurden. Selbstverständ­ lich können die von dem Tonträger eingelesenen Daten auch unver­ ändert bleiben. Von der 3D-Steuereinheit 13 werden für die einzel­ nen Lautsprecher 5 ₁ bis 5 ₁₃ die Größen berechnet, welche erforder­ lich sind, um eine virtuelle Schallquelle an der durch die Posi­ tionsdaten vorgegebenen Position zu simulieren, also z. B. der re­ lative Pegel und die relative Phase sowie die Frequenzverteilung für die einzelnen Lautsprecher. Hierfür sind in der 3D-Steuerein­ heit 13 die Anordnung der Lautsprecher 5 ₁ bis 5 ₁₃ sowie Informatio­ nen über die Größe und die akustischen Eigenschaften des Wieder­ gaberaumes gespeichert. Diese letztgenannten Daten können bei­ spielsweise durch Abspielen von Testaufzeichnungen ermittelt wer­ den, wobei über Mikrophone der tatsächlich erzeugte akustische Effekt ermittelt wird und daraufhin die Ansteuerung der Lautspre­ cher derart verändert wird, daß die Wiedergabe mit den Vorgaben der Testaufzeichnungen, insbesondere hinsichtlich der räumlichen Position einer virtuellen Schallquelle, möglichst genau überein­ stimmt.The result of this processing in the audio processing unit is again, on the one hand, audio data for each virtual sound source and, on the other hand, the associated position data for this virtual sound source, which have been changed in accordance with the specifications of a user or a program. Of course, the data read in from the sound carrier can also remain unchanged. From the 3D control unit 13 , the sizes are calculated for the individual NEN speakers 5 ₁ to 5 ₁₃ , which are required to simulate a virtual sound source at the position specified by the position data, that is, for. B. the relative level and the relative phase as well as the frequency distribution for the individual speakers. For this purpose, the arrangement of the loudspeakers 5 ₁ to 5 ₁₃ and information about the size and the acoustic properties of the reproduction space are stored in the 3D control unit 13 . This latter data can be determined for example by playing test recordings, the actually generated acoustic effect being determined via microphones and then changing the control of the loudspeaker in such a way that the playback with the specifications of the test recordings, in particular with regard to the spatial position of a virtual sound source, matches as closely as possible.

Die 3D-Steuereinheit berechnet nun auf der Grundlage der von der Audioverarbeitungseinheit 12 empfangenen, ggf. modifizierten Posi­ tionsdaten, die, wie vorangehend beschrieben, in einem normierten Standardkoordinatensystem formuliert sind, und der Abmessungen des Raums die tatsächlichen Koordinaten im Raum, an der eine virtuelle Schallquelle erklingen soll. Dann werden auf der Grundlage dieser nun raumbezogenen Koordinaten und der zugehörigen akustischen Da­ ten von der Audioverarbeitungseinheit die Ausgangssignale 12 für die Lautsprecher berechnet, welche erforderlich sind, um den aku­ stischen Eindruck einer virtuellen Schallquelle an der entspre­ chenden Position im Raum zu erzeugen. Hierbei können sowohl Ampli­ tuden- als auch Phaseneffekte zur Erzeugung eines räumlichen Klangeindrucks vermittelt werden, wie sie allgemein auf dem Gebiet der Stereophonie bekannt sind. Insbesondere kann in die Berechnung der Ansteuerungssignale für die Lautsprecher auch die Position ei­ nes Zuhörers miteinbezogen werden, welche entweder als Standardpo­ sition abgespeichert ist oder über die Bedien- und Anzeigeeinheit 3, einen Positionssensor (nicht dargestellt), welcher die Position eines Zuhörers erfaßt, oder eine andere geeignete Weise eingegeben werden kann. Die von der Audioverarbeitungseinheit 12 erzeugten Ausgangssignale werden dann einem Mischer 14 zugeführt, welcher die für die einzelnen virtuellen Schallquellen erzeugten Lautspre­ cherdaten in bekannter Weise überlagert und Ausgangssignale er­ zeugt, welche dem erwünschten Gesamtklangbild aller virtuellen Schallquellen entsprechen. Diese Ausgangssignale werden dann nach einer A/D-Wandlung in bekannter Weise über einen Verstärker an die Lautsprecher 5 abgegeben. The 3D control unit now calculates on the basis of the position data, possibly modified, received from the audio processing unit 12 , which, as described above, are formulated in a standardized standard coordinate system and the dimensions of the room, the actual coordinates in the room at which a virtual Sound source should sound. Then, on the basis of these spatial coordinates and the associated acoustic data from the audio processing unit, the output signals 12 for the loudspeakers are calculated, which are required to produce the acoustic impression of a virtual sound source at the corresponding position in the room. Both amplitude and phase effects for generating a spatial sound impression can be imparted, as are generally known in the field of stereophony. In particular, the position of a listener can also be included in the calculation of the control signals for the loudspeakers, which position is either stored as a standard position or via the operating and display unit 3 , a position sensor (not shown) which detects the position of a listener, or another suitable way can be entered. The output signals generated by the audio processing unit 12 are then fed to a mixer 14 , which overlays the loudspeaker data generated for the individual virtual sound sources in a known manner and generates output signals which correspond to the desired overall sound image of all virtual sound sources. After an A / D conversion, these output signals are then output in a known manner to the loudspeakers 5 via an amplifier.

In der vorangehenden Beschreibung wurden der Einfachheit halber die Datensteuereinheit, die Audioverarbeitungseinheit, die 3D-Steuereinrichtung und der Mischer als getrennte Elemente darge­ stellt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Audioverar­ beitungseinheit 12 ein Computersystem mit hoher Rechenleistung, welches mehrere Unterfunktionsblöcke aufweisen kann, welche auf die gleichen Daten zugreifen können. Diese Aufteilung in Unter­ funktionsblöcke kann beispielsweise durch getrennte Recheneinhei­ ten mit einem schnellen internen Bus oder durch parallel arbeiten­ de Hardwareeinheiten eines einzigen Rechners mit einem gemeinsamen Speicher erfolgen. Die 3D-Steuereinheit besteht gemäß einer bevor­ zugten Ausführungsform aus einem Rechner mittlerer Leistung, der mit den anderen Systemkomponenten über ein Netzwerk gekoppelt ist. Die Datensteuereinheit besteht vorzugsweise aus einem oder mehre­ ren Hochleistungscomputern, welche über eine schnelle Schnittstel­ le, z. B. eine SCSI-Schnittstelle, auf verschiedene Datenträger zu­ greifen können. Mehrere der dargestellten Funktionsblöcke, z. B. die Audioverarbeitungseinheit und der Mischer 14, können jedoch auch in einem physikalischen Gerät zusammengefaßt sein oder die gesamte Steuereinheit 1 kann durch einen einzigen Rechner reali­ siert werden. Ebenso können die einzelnen Funktionsblöcke sowohl durch Hardware- als auch durch Software realisiert sein.In the foregoing description, for the sake of simplicity, the data control unit, the audio processing unit, the 3D control device and the mixer are shown as separate elements. According to the preferred embodiment, the audio processing unit 12 is a computer system with high computing power, which can have a plurality of sub-function blocks which can access the same data. This division into sub-function blocks can be done, for example, by separate computing units with a fast internal bus or by parallel working de hardware units of a single computer with a common memory. According to a preferred embodiment, the 3D control unit consists of a medium-power computer which is coupled to the other system components via a network. The data control unit preferably consists of one or more ren high-performance computers, which le over a fast interface, z. B. a SCSI interface to access different data carriers. Several of the functional blocks shown, e.g. B. the audio processing unit and the mixer 14 , but can also be combined in a physical device or the entire control unit 1 can be realized by a single computer. Likewise, the individual function blocks can be implemented both by hardware and by software.

Claims (16)

1. Tonwiedergabevorrichtung, welche eine Einrichtung (11) zum Empfangen von elektrischen Signalen mit akustischer Information (Audiosignalen) auf mehreren Eingangskanälen, mehrere Lautspre­ cher (5 ₁ bis 5 ₁₃) zur Tonwiedergabe und eine Steuereinrichtung (1) zum Ansteuern der Lautsprecher aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) eine Einrichtung zum Empfangen zumindest eines Signals zusätzlich zu den Audiosi­ gnalen aufweist, welches den Wert einer Positionsvariablen in einem zwei- oder dreidimensionalen Raum angibt, die einem Ein­ gangskanal oder einer Gruppe von Eingangskanälen zugeordnet ist und einen Bezugspunkt für die Position einer virtuellen Schall­ quelle bei der Wiedergabe darstellt, und in Abhängigkeit von dem Wert der Positionsvariablen und den Audiosignalen auf den dieser Positionsvariablen zugeordneten Eingangskanälen Signale zur An­ steuerung der Lautsprecher (5 ₁ bis 5 ₁₃) derart erzeugt, daß für einen Zuhörer der Eindruck einer virtuellen Schallquelle oder einer Gruppe von virtuellen Schallquellen erzeugt wird, deren scheinbare Lage dem Wert der Positionsvariablen entspricht.1. Sound reproduction device, which has a device ( 11 ) for receiving electrical signals with acoustic information (audio signals) on a plurality of input channels, a plurality of loudspeakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ) for sound reproduction and a control device ( 1 ) for controlling the loudspeakers, thereby characterized in that the control device ( 1 ) has a device for receiving at least one signal in addition to the audio signals, which indicates the value of a position variable in a two- or three-dimensional space, which is assigned to an input channel or a group of input channels and one Reference point for the position of a virtual sound source during playback, and depending on the value of the position variables and the audio signals on the input channels assigned to these position variables, signals for controlling the speakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ) are generated in such a way that for a listener the impression of a virtual sound source or a group of virtual sound sources is generated, the apparent location of which corresponds to the value of the position variable. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (1) die Lautsprecher (5 ₁ bis 5 ₁₃) derart ansteuert, daß zumindest ein Ansteuersignal für einen der Lautsprecher von den Signalen auf mehreren Eingangskanälen ab­ hängt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control device ( 1 ) controls the speakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ) such that at least one control signal for one of the speakers depends on the signals on a plurality of input channels. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung eine Mischvorrichtung (14) auf­ weist, welche die in Abhängigkeit von einer Positionsvariablen erzeugten Signale zur Ansteuerung der einzelnen Lautsprecher (5 ₁ bis 5 ₁₃) mit weiteren Ansteuersignalen für diese Lautsprecher mischt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the control device has a mixing device ( 14 ) which mixes the signals generated as a function of a position variable for controlling the individual speakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ) with further control signals for these speakers . 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) für jede von meh­ reren Positionsvariablen eine Gruppe von Ansteuersignalen für die individuellen Lautsprecher (5 ₁ bis 5 ₁₃) erzeugt, welche jeweils von dem Wert dieser Positionsvariablen sowie den Audiosignalen auf dieser Positionsvariablen jeweils eindeutig zugeordneten Ein­ gangskanälen abhängen, und eine Mischvorrichtung (14) für jeden Lautsprecher die diesem Lautsprecher zugeordneten Ansteuersignale jeder Gruppe derart überlagert, daß für den Zuhörer der Eindruck von mehreren virtu­ ellen Schallquellen oder Gruppen von Schallquellen entsteht, de­ ren Position jeweils dem Wert einer der Positionsvariablen ent­ spricht.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the control device ( 1 ) for each of a plurality of position variables generates a group of control signals for the individual loudspeakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ), each of the value of these position variables and depend on the audio signals on this position variable each clearly assigned input channels, and a mixing device ( 14 ) for each loudspeaker overlays the control signals assigned to this loudspeaker of each group in such a way that the listener has the impression of several virtual sound sources or groups of sound sources de ren Position corresponds to the value of one of the position variables. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest einer Positionsvariablen eine Gruppe von Eingangskanälen mit Audiosignalen zugeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung jedem der Eingangskanäle eine vorab festgelegte Relativkoordinate zuordnet, welche eine Position re­ lativ zu dem durch die Positionsvariablen angegebenen Ort angibt, und auf der Grundlage der Positionsvariablen, der den Kanälen zugeordneten Relativkoordinaten und den Audiosignalen auf den entsprechenden Eingangskanälen Ansteuersignale für die einzelnen Lautsprecher derart erzeugt, daß für den Zuhörer der akustische Eindruck einer Gruppe von mehreren virtuellen Schallquellen in einer festen räumlichen Beziehung entsprechend den vorgegebenen Relativkoordinaten entsteht, wobei die Lage dieser Gruppe insge­ samt dem Wert der Positionsvariablen entspricht.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that at least one position variable a group of input channels is assigned with audio signals, the control means pre-each of the input channels assigned relative coordinate, which assigns a position right relative to the location specified by the position variables, and based on the position variable, the channels assigned relative coordinates and the audio signals on the corresponding input channels control signals for the individual Loudspeaker generated such that the acoustic for the listener Impression of a group of multiple virtual sound sources in a fixed spatial relationship according to the given Relative coordinates are created, the location of this group in total together with the value of the position variable. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (11) zum Einlesen des Werts einer Positionsvariablen von einem Aufzeichnungsmedium ent­ hält.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized marked by means ( 11 ) for reading the value of a position variable from a recording medium ent. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (3) zum interaktiven Ein­ geben des Werts einer oder mehrerer Positionsvariablen durch ei­ nen Benutzer.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a device ( 3 ) for the interactive input of the value of one or more position variables by a user. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Frequenz des einer bestimmten virtuellen Schallquelle zugeordneten Anteils der von den Lautsprechern abgegebenen akustischen Signale in Ab­ hängigkeit von der zeitlichen Änderung des Wertes der zugehörigen Positionsvariable verändert. 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the control device the frequency of the portion assigned to a specific virtual sound source the acoustic signals emitted by the speakers in Ab dependence on the temporal change in the value of the associated Position variable changed.   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansteuerung der Lautsprecher (5 ₁ bis 5 ₁₃) in Abhängigkeit von den Signalen eines Sensors für die Position eines Zuhörers erfolgt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control of the speakers ( 5 ₁ to 5 ₁₃ ) is carried out in dependence on the signals of a sensor for the position of a listener. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich mehrere Lautsprecher auf den Grenzflächen eines imaginären dreidimensionalen Körpers befinden.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized ge indicates that several speakers are on the Interfaces of an imaginary three-dimensional body. 11. Verfahren zur Tonwiedergabe, dadurch gekennzeich­ net, daß von einem Tondatenträger Audiosignale sowie Daten be­ treffend die Position zumindest einer virtuellen Schallquelle eingelesen werden und eine Ansteuerung von mehreren in einem Wie­ dergaberaum verteilten Lautsprechern in Abhängigkeit von den Au­ diosignalen und den Positionsdaten derart erfolgt, daß für einen Zuhörer der Eindruck einer virtuellen Schallquelle oder einer Gruppe von virtuellen Schallquellen erzeugt wird, deren schein­ bare Position dem Wert der Positionsvariablen entspricht.11. Method of sound reproduction, characterized net that be from a sound medium audio signals and data matching the position of at least one virtual sound source be read and a control of several in one how the distribution space distributed speakers depending on the Au dio signals and the position data is such that for a Listeners the impression of a virtual sound source or one Group of virtual sound sources is generated, their appearance position corresponds to the value of the position variable. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest aus einem ersten und einem zweiten Audiosi­ gnal jeweils Ansteuersignale für verschiedene Lautsprecher er­ zeugt werden, die jeweils von dem Wert einer dem ersten bzw. zweiten Eingangssignal zugeordneten ersten bzw. zweiten Positi­ onsvariablen derart abhängen, daß für einen Zuhörer der Eindruck von zwei virtuellen Schallquellen an zwei durch die Posi­ tionsvariablen festgelegten Positionen entsteht, wobei zumindest für einen Lautsprecher auf das erste und das zweite Eingangssi­ gnal zurückgehende Ansteuersignale zu einem kollektiven Ansteuer­ signal für diesen Lautsprecher kombiniert werden.12. The method according to claim 11, characterized in net that at least from a first and a second audiosi gnal each control signals for different speakers be produced, each of the value of the first or second input signal assigned first or second positi depend onsvariables so that for a listener the impression from two virtual sound sources to two through the Posi tion variable defined positions arises, at least for a speaker on the first and second input si gnal returning control signals to a collective control signal can be combined for this speaker. 13. Verfahren zum Herstellen einer Tonaufzeichnung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf einem Aufzeichnungsmedium zum einen Signale betreffend der wiederzugebenden Schallsignale einer Schallquelle und getrennt hiervon Daten hinsichtlich der Position der Schallquelle im Raum aufgezeichnet werden.13. A method for producing a sound recording, thereby ge indicates that on a recording medium for  a signal relating to the sound signals to be reproduced Sound source and separate data regarding the position the sound source in the room. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Position einer Schallquelle durch einen Positions­ sensor ermittelt wird und die aufgezeichneten Positionsdaten auf der Grundlage der Signale des Positionssensors erstellt werden.14. The method according to claim 13, characterized in net that the position of a sound source by a position sensor is determined and the recorded position data based on the signals from the position sensor. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten unabhängig von einer realen Schallquelle erstellt werden.15. The method according to any one of claims 14 or 15, characterized characterized in that the position data is independent be created from a real sound source. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Positionsdaten auf der Grundlage der Signale einer interaktiven Benutzerschnittstelle erstellt werden.16. The method according to claim 15, characterized in net that the position data based on the signals of a interactive user interface.