DE19938171A1 - Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen und Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Für eine besonders gute Kommunikation zwischen allen Insassen sowie für eine Teilnahme weiterer Insassen an sprachbedienten Systemen, wie z. B. Freisprechanlage, in einem Fahrzeug werden erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position (P1 bis P5) in dem Fahrzeug positionsabhängig unterschiedliche akustische Signale derart gesteuert, daß mindestens eine akustische Zone (Z1 bis Z5) eingerichtet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position in einem Fahrzeug. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen.

Eine ähnliche Thematik ist in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung "Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Verlusten eines Signals" behandelt, deren Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung zuzurechnen ist. Die genannte Anmeldung erhielt unser internes Aktenzeichen P 111 438 und das amtliche Aktenzeichen . . .

In einem Fahrzeug, z. B. in einem Personenkraftwagen, kommt es aufgrund von Umgebungsgeräuschen zur Beeinträchtigung der Kommunikation zwischen Fahrzeuginsassen. Zum einen wird die Kommunikation durch die Position der Insassen zueinander beeinflußt. Dabei ist die Qualität der Kommunikation bei in Reihen hintereinander angeordneten Positionen besonders stark durch Sprechrichtung (Signalausbreitung) und daraus resultierend durch entsprechende Signalverluste auf dem Übertragungsweg bestimmt. Zum anderen wird die Kommunikation zwischen den Insassen beispielsweise durch Fahr- oder Windgeräusche sowie durch Gebläsegeräusche oder Musik beeinträchtigt. Zur Verbesserung der Kommunikation im Innenraum des Fahrzeug werden üblicherweise Anti-Schallsysteme verwendet, die vor allem Umgebungsgeräusche, insbesondere Fahrgeräusche, reduzieren. Dazu weisen derartige Anti-Schallsysteme in Kopfnähe der Insassen beispielsweise ein Mikrofon auf, das zur Erfassung des breitbandigen Geräuschsignals dient. Über einen Lautsprecher wird ein dem Geräuschsignal gegenphasiges Signal, ein sogenanntes Anti-Schallsignal, ausgegeben. Ein solches Anti-Schallsystem ist z. B. in dem Artikel von Garcia-Bonito et al.: Generation of Zones of Quiet Using a Virtual Microphone Arrangement, Journal Acoustical Society of America, 101, June 1997, Seiten 3498 bis 3516, beschrieben. Nachteilig dabei ist, daß die sprachliche Kommunikation der Insassen untereinander durch akustisch ungünstige Positionen im Fahrzeug weiterhin wesentlich beeinträchtigt ist.

Zusätzlich ist in heutigen Fahrzeugen eine Freisprecheinrichtung für Funktelefone vorgesehen, die eine Kommunikation mit fernen Teilnehmern ermöglicht. Auch hier steht üblicherweise eine Reduzierung der Umgebungsgeräusche im Fahrzeuginnenraum für eine verbesserte Kommunikation im Vordergrund. Darüber hinaus sind bei derartigen Freisprecheinrichtungen aufgrund von besonders langen Signallaufzeiten im Fernsprechnetz auftretende elektrische und akustische Echos zu kompensieren, die ebenfalls die Kommunikation wesentlich beeinträchtigen. Hierzu werden üblicherweise Echokompensatoren verwendet. Durch das insbesondere auf den Fahrer des Fahrzeugs ausgerichtete Mikrofon, ist aber auch hier eine Benutzung der Freisprecheinrichtung für weitere Insassen aufgrund der akustisch ungünstigen Position im Fahrzeug sehr begrenzt.

Ferner ist aus der DE 195 33 541 C1 eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung eines Geräts durch Sprachkommandos bekannt, welche insbesondere dem Fahrer des Fahrzeugs eine sprachbediente Steuerung verschiedener Systeme, wie z. B. Radio, Klimaanlage, Navigationssystem, ermöglicht. Nachteilig dabei ist, daß auch hier die weiteren Insassen des Fahrzeugs von der Benutzung dieser Vorrichtung ausgeschlossen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgaben zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen anzugeben, bei der eine Kommunikation zwischen allen Insassen hinreichend gut ermöglicht ist sowie eine Teilnahme weiterer Insassen an sprachbedienten Systemen, wie z. B. Freisprechanlage, ermöglicht ist. Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug anzugeben, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kommunikation zwischen den Insassen ermöglicht.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position in einem Fahrzeug gelöst, indem positionsabhängig unterschiedliche akustische Signale derart gesteuert werden, daß mindestens eine akustische Zone eingerichtet wird.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß Insassen in einem Fahrzeug individuelle akustische Bedürfnisse haben, wie z. B. hinreichend gute Kommunikation zwischen Insassen untereinander, Kommunikation über eine Freisprechanlage von möglichst allen Positionen, hinreichend guter Radioempfang sowie akustischer Signalempfang anderer Systeme, wie beispielsweise eines Navigationssystems, an möglichst allen Positionen im Fahrzeug sowie Reduzierung möglichst sämtlicher die Kommunikation und den Signalempfang beeinträchtigender Umgebungsgeräusche. Darüber hinaus kommt es an verschiedenen Positionen im Fahrzeug bedingt durch unterschiedliche Übertragungswege zu einer unterschiedlichen Beeinträchtigung der Kommunikation sowie des akustischen Signalempfangs. Durch die positionsabhängige oder positionsbezogene Steuerung der unterschiedlichen akustischen Signale, wie z. B. Sprachsignal, Tonsignal oder Geräuschsignal, wird innerhalb des Bereichs der jeweiligen Position eine akustische Zone erzeugt. Dabei wird die akustische Zone entweder komplett oder anteilig für die jeweilige Position erzeugt. Bedingt durch die Komplexität von akustischen Systemen im Fahrzeuginnenraum wird bevorzugt die jeweilige Position in verschiedene akustische Zonen mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften unterteilt. Somit wird gleichzeitig sowohl eine Reduzierung von Umgebungsgeräuschen als auch ein Ausgleich der Beeinträchtigung des Signalempfangs für verschiedene Positionen im Fahrzeug ermöglicht.

Zweckmäßigerweise wird als akustische Zone mindestens eine Hör-Zone, Sprech-Zone und/oder eine Ruhe-Zone erzeugt. Die Hör-Zone weist dabei als Funktionalität den Empfang von in dieser betreffenden Zone auftretenden Schallereignissen auf. Die Sprech-Zone dient insbesondere dazu, daß nur in dieser Zone ausgegebene akustische Signale verarbeitet werden, außerhalb der Sprech-Zone ausgegebene Signale bleiben unberücksichtigt. Die Ruhe-Zone ist dadurch charakterisiert, daß in diesem Bereich auftretende akustische Signale ausgeblendet werden. Dabei werden die einzelnen Zonen durch eine besonders einfache Ausrichtung der akustischen Sende- und Empfangssignale erzeugt. Die Trennung oder Teilung des Positionsbereichs in derartige einzelne akustische Zonen bewirkt dabei, daß jede Position hinsichtlich ihrer Akustikbedingungen strukturiert wird. Somit ist für jede Position ein besonders flexibler Zugang zur individuellen akustischen Kommunikation, zur Informationsaufnahme sowie zur akustischen Bedienung von Funktionen, wie z. B. des Navigationssystems, ermöglicht.

Vorteilhafterweise wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale zielgerichtet ausgegeben. Dies ermöglicht die Erzeugung von mindestens einer Hör- Zone für die betreffende Position. Die Hör-Zone wird dabei erzeugt, indem akustische Signale oder Schallereignisse für die betreffende Position nur in dieser definierten Hör- Zone hörbar sind. Für den außerhalb der Hör-Zone liegenden Raumbereich der betreffenden Position werden die Signale entsprechend ausgeblendet. Beispielsweise werden akustische Signale benachbarter Positionen so stark gedämpft beispielsweise durch Antischall, daß eine Übertragung der Signale auf die betreffende Position möglichst sicher vermieden ist.

Vorzugsweise wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale gerichtet, insbesondere mittels eines Richtmikrofons, empfangen. Hierdurch ist für die betreffende Position eine Sprech-Zone erzeugt. Dabei werden für die betreffende Position nur diejenigen akustischen Signale verarbeitet, insbesondere empfangen, die innerhalb der Sprech-Zone erzeugt worden sind. Akustische Signale außerhalb dieser Sprech-Zone bleiben unberücksichtigt, indem der räumliche Bereich außerhalb der Sprech-Zone akustisch getrennt wird. Eine derartige positionsbezogene Sprech-Zone ermöglicht die Eingabe eines akustischen Signals durch einen einzelnen Insassen in der Sprech-Zone, während die Eingabe von akustischen Signalen weiterer Insassen anderer Positionen in der betreffenden Sprech-Zone nicht empfangen werden.

Zweckmäßigerweise wird in Abhängigkeit von dem empfangenen akustischen Signal mindestens ein akustisches Signal ausgegeben. Hierdurch ist gewährleistet, daß in Abhängigkeit vom empfangenden Signal, insbesondere in Abhängigkeit von der Signalart und/oder der Signalintensität, das gleiche oder ein anderes akustisches Signal orts- oder positionsbezogen im Fahrzeuginnenraum ausgegeben wird. Beispielsweise wird als akustisches Empfangssignal ein Sprachsignal einer Freisprechanlage eines Funktelefons identifiziert, in Abhängigkeit von den im Fahrzeug besetzten Positionen wird an diesen betreffenden Positionen dieses Sprachsignal in der jeweils zugehörigen Hör-Zone ausgegeben. Gleichzeitig wird ein Tonsignal einer Musikanlage in den Hör- Zonen der betreffenden Positionen ausgeblendet, indem der Signalpegel des Tonsignals entsprechend stark auf dem elektrischen Signalweg und/oder auf dem akustischen Signalweg durch Antischall gedämpft wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale eliminiert wird. Dabei werden insbesondere Störsignale, wie beispielsweise Fahr-, Wind- oder Gebläsegeräusche, derart stark gedämpft oder mit gegenphasigen gleichstarken Signalen überlagert, daß in der jeweiligen Position nur die informationsrelevanten Signale empfangen oder ausgegeben werden. Bevorzugt werden in der Ruhe-Zone möglichst sämtliche akustischen Signale oder Schallereignisse ausgeblendet. Dabei werden in der Ruhe-Zone insbesondere störende Geräusche kompensiert.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug durch ein System zur Verarbeitung von akustischen Signalen gelöst, das für mindestens eine Position im Fahrzeuginnenraum derart ausgeführt ist, daß positionsabhängig durch Steuerung von unterschiedlichen akustischen Signalen mindestens eine akustische Zone eingerichtet ist.

Bevorzugtermaßen sind als akustische Signale Sprachsignale, Störsignale und/oder andere Tonsignale steuerbar. Dabei werden in Abhängigkeit von der Funktionalität und dem Informationsinhalt insbesondere die Sprach- und/oder Tonsignale positionsabhängig zielgerichtet verstärkt oder gedämpft. Vorzugsweise ist individuell jede Position hinsichtlich ihrer Akustik einstellbar. Dabei kann dies zum einen automatisch erfolgen, z. B. wird bei eingehenden Telefonaten von der Freisprechanlage des Mobilfunktelefons automatisch das Sprachsignal an den von Insassen besetzten Positionen verstärkt ausgegeben. Alternativ kann durch manuelle Eingabe die Ausgabe des Tonsignals für eine vorgegebene Position individuell gesteuert, z. B. stark gedämpft werden, wenn der Insassse an dieser Position dies wünscht.

Zweckmäßigerweise umfaßt die akustische Zone positionsabhängig jeweils mindestens eine Hör-Zone, eine Sprech-Zone und/oder eine Ruhe-Zone. Dabei sind die Hör-Zone, die Sprech-Zone und/oder die Ruhe-Zone für die zugehörige Position akustisch voneinander getrennt. Hierdurch ist eine besonders auf die Position abgestimmte akustische Funktionseinteilung ermöglicht. Beispielsweise weist die Position des Fahrers sämtliche akustischen Zonen auf. D. h. der Fahrer kann sowohl sprachgesteuerte Systeme über die zugeordnete Sprach-Zone bedienen, als auch Informationen über die zugeordnete Hör-Zone empfangen. Demgegenüber umfaßt beispielsweise die Position eines weiteren Insassen (Mitfahrer) nur eine Hör-Zone, so daß dieser Insasse akustisch nicht mit einer Sprach-Zone verbunden ist und demzufolge z. B. das sprachgesteuerte System nicht bedienen kann. Vorteilhafterweise sind für die jeweilige Position in Abhängigkeit von akustisch empfangenen Signalen die akustisch auszugebene Signale steuerbar, indem die Zuordnung der Zonen festgelegt sind. Dabei kann die Steuerung der Signale sowohl automatisch als auch manuell erfolgen.

Zweckmäßigerweise ist im Fahrzeuginnenraum mindestens ein integriertes Lautsprecher-Mikrofon-System vorgesehen. Dabei ist das Lautsprecher-Mikrofon- System derart ausgeführt ist, daß der gesamte Fahrzeuginnenraum und/oder mindestens eine Position im Fahrzeuginnenraum akustisch voneinander getrennt mindestens eine Hör-Zone und eine Sprech-Zone aufweist. In Abhängigkeit von der Art und Größe des Fahrzeuginnenraums können auch mehrere Lautsprecher-Mikrofon-Systeme, insbesondere je Position eins, vorgesehen sein. Durch ein derartiges Lautsprecher- Mikrofon-System, insbesondere durch ein positionsbezogenes Lautsprecher-Mikrofon- System, sind akustische Funktionalität im Fahrgastinnenraum individuell erzielbar und steuerbar.

Vorzugsweise ist das Lautsprecher-Mikrofon-System im oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet. Somit ist ein besonders kurzer Übertragungsweg zwischen Sender (= Mund des Insassen oder Lautsprecher des Lautsprecher-Mikrofon- Systems) und Empfänger (= Mikrofon des Lautsprecher-Mikrofon-Systems bzw. Ohr des Insassen) gegeben, wodurch Störeinflüsse begrenzt sind.

Um insbesondere eine positionsbezogene Beschallung zu erzielen, dient vorteilhafterweise als Lautsprecher des Lautsprecher-Mikrofon-Systems mindestens ein Richtlautsprecher. Dabei weist der Richtlautsprecher hinsichtlich seiner Richtwirkung besonders gute Nahfeldeigenschaften auf. Beispielsweise wird als Richtlautsprecher ein offener Lautsprecher (= Lautsprecher ohne Gehäuse) eingesetzt. Das Schallfeld des offenen Lautsprechers weist eine Schallabstrahlung in Form eines Dipols auf und ist somit insbesondere für eine Nahfeldbeschallung einsetzbar, bei welcher sich das Ohr in unmittelbarer Nähe zum Lautsprecher befindet. Alternativ kann als Richtlautsprecher ein Gradientenlautsprecher verwendet werden. Das Schallfeld des Gradientenlautsprechers weist dabei eine Schallabstrahlung in Form einer Niere auf. Somit ist auch in einem gegenüber dem offenen Lautsprecher größeren Abstand eine hinreichend gute Beschallung der Position gegeben. Eine weitere Alternative ist durch ein Lautsprecher-Array ermöglicht. Hierbei wird die Richtwirkung durch eine Mehrzahl von Lautsprechern und deren entsprechenden Ausrichtung erzielt.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand von ca. 5 bis 30 cm des Lautsprechers zum oberen Bereich der Position, z. B. zum Ohrbereich des Insassen auf der betreffenden Position, erwiesen. Dabei ist der Pegelverlust besonders gering gehalten. Darüber hinaus sind mögliche Störeinflüsse und eine daraus resultierende Beeinträchtigung des Empfangs begrenzt. Ferner eignet sich als positionsabhängiger Einbauort des Lautsprechers im Fahrzeuginnenraum insbesondere das Fahrzeugdach, die Kopfstütze und/oder die Rückenlehne.

Um eine positionsbezogene Eingabe von akustische Signalen zu ermöglichen, ist als Mikrofon des Lautsprecher-Mikrofon-Systems vorzugsweise ein Richtmikrofon vorgesehen. Durch die Verwendung des Richtmikrofons ist das akustische Signal aus einer Hauptrichtung aufnehmbar, wohingegen das Richtmikrofon für andere Richtungen zumindest weitgehend unempfindlich ist. Somit ist eine Beeinträchtigung der Eingabe von akustischen Signalen auf der betreffenden Position durch Signale, z. B. Sprach- oder Störsignale benachbarter Positionen, oder durch Umgebungsgeräusche besonders sicher vermieden. Alternativ kann als Mikrofon auch ein Mikrofon-Array verwendet werden, wodurch die Richtwirkung nochmals gesteigert wird. Zweckmäßigerweise ist das Mikrofon in einem Abstand von ca. 20 bis 50 cm zum Mundbereich des Insassen angeordnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die positionsbezogene Steuerung von unterschiedlichen akustischen Signalen die oder jede Position hinsichtlich ihrer akustischen Funktionalität individuell ausgerichtet werden kann. Somit ist auch von akustisch ungünstigen Positionen eine unbeschwerte Kommunikation und Teilnahme der betreffenden Personen an akustischen Interaktionen, wie z. B. sprachgeführtes Navigationssystem, ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Kommunikationsanlage für Insassen in einem Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Lautsprecher-Mikrofon-Systemen,

Fig. 2 schematisch den Fahrzeuginnenraum gemäß Fig. 1 mit einer Mehrzahl von akustischen Zonen,

Fig. 3 schematisch eine positionsbezogene akustische Sprech-Zone,

Fig. 4 schematisch eine positionsbezogene akustische Ruhe-Zone,

Fig. 5 schematisch eine positionsbezogene akustische Hör-Zone,

Fig. 6 schematisch die Kommunikationsanlage gemäß Fig. 1 mit einem System zur Verarbeitung von akustischen Signalen,

Fig. 7 ein Diagramm für die Richtwirkung eines Richtlautsprechers im Nahbereich (Fig. 7a) und im Fernbereich (Fig. 7b),

Fig. 8 schematisch die elektrische Schaltung für einen Gradienten-Lautsprecher, und

Fig. 9 ein Diagramm für die Richtwirkung des Gradient-Lautsprechers im Nahbereich (Fig. 9a) und im Fernbereich (Fig. 9b).

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist als Raum ein Fahrzeuginnenraum 1 mit einer Kommunikationsanlage 2 mit fünf Positionen P1 bis P5 dargestellt. Dabei umfassen die Positionen P1 bis P4 jeweils mindestens einen Empfangsort 4 und mindestens einen Sendeort 6. Je nach Größe des Fahrzeuginnenraums 1 kann dieser auch weniger oder mehr Positionen als P1 bis P5 umfassen. Im Fahrzeuginnenraum 1 ist am jeweiligen Sendeort 6 mindestens ein Mikrofon M1 bis M4 als Sender vorgesehen. Beispielsweise kann an Stelle des Mikrofons M1 bis M4 auch ein eine Mehrzahl von Mikrofonen umfassendes Mikrofon- Array verwendet werden. Das Mikrofon M1 bis M4 ist dabei bevorzugt in einem Abstand von ca. 20 bis 50 cm zum Mundbereich einer der jeweiligen Positionen P1 bis P4 zugehörigen Person angeordnet. Z. B. ist das Mikrofon M1 bis M4 im Fahrzeugdach 7 oder in seitliche Flächen des Fahrzeuginnenraums 1 integriert.

Analog dazu ist am jeweiligen Empfangsort 4 mindestens ein Lautsprecher L1 bis L4 vorgesehen. Je nach Ausführungsart können auch mehrere Lautsprecher L1 bis L4 je Empfangsort 4 vorgesehen sein. Der Lautsprecher L1 bis L4 ist dabei bevorzugt in einem Abstand von ca. 5 bis 30 cm zum Ohrbereich des der jeweiligen Position P1 bis P4 zugehörigen Insassen angeordnet. Als Einbauort für den Lautsprecher L1 bis L4 dient bevorzugt eine Kopfstütze 8 der zugehörigen Position P1 bis P4. Bei mehreren Lautsprechern L1 bis L4 je Position P1 bis P4 können diese beidseitig an der Kopfstütze 8 angeordnet sein. Alternativ kann der Lautsprecher L1 bis L4 auch im Rückenlehnenbereich 10 und/oder im Fahrzeugdach 7 des Fahrzeuginnenraums 1 angeordnet sein. Der Lautsprecher L1 bis L4 dient zum einen der Ausgabe von akustischen Signalen, die für den betreffenden Insassen informations- und/oder unterhaltungsrelevant sind. Zum anderen dient der Lautsprecher L1 bis L4 der Erzeugung von Kompensationssignalen, welche die auf die jeweilige Position P1 bis P4 einwirkenden Störsignale, wie z. B. Fahr-, Wind-, Motor- oder Gebläsegeräusch, mittels Antischall möglichst eliminieren oder kompensieren.

Somit ist jede der Positionen P1 bis P4 durch ein integriertes Lautsprecher-Mikrofon- System LM1 bis LM4 gekennzeichnet, das bevorzugt im oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums 1, in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeugdach 7, angeordnet ist.

In Abhängigkeit von der Art und Größe des Fahrzeuginnenraums 1 sowie in Abhängigkeit von den akustischen Bedingungen im Fahrzeuginnenraum 1 kann ein einziges Lautsprecher-Mikrofon-Systems LM1 bis LM4 für den gesamten Fahrzeuginnenraum 1 vorgesehen sein. Dabei umfaßt ein derartiges Lautsprecher- Mikrofon-System LM1 bis LM4 jeweils Lautsprecher L1 bis L4 und Mikrofone M1 bis M4, die eine besonders spezifische Richtcharakteristik aufweisen. Je nach Bedarf und Ausführungsart des Fahrzeuginnenraums 1 kann die Position P5 ebenfalls mit einem Lautsprecher und/oder einem Mikrofon ausgeführt sein.

Fig. 2 zeigt die Positionen P1 bis P5 mit jeweils mindestens einer zugehörigen akustischen Zone Z1 bis Z5. Jede Position P1 bis P5 umfaßt als akustische Zone Z1 bis Z5 eine Sprech-Zone S1 bis S5.

In Fig. 3 ist eine der positionsbezogenen Sprechzonen S1 personenbezogen dargestellt. Dabei wird die Sprech-Zone S1 für die z. B. der Position P1 zugehörigen Person durch gerichteten Empfang von mindestens einem akustischen Signal erzeugt. Dazu wird in der Sprech-Zone S1 ein akustisches Signal, insbesondere das von der Person ausgegebene Sprachsignal, unterstützt. Beispielsweise wird dies mittels eines als Richtmikrofon ausgeführten Mikrofons M1 gemäß Fig. 1 erreicht. Alternativ kann als Mikrofon M1 auch ein Mikrofon-Array verwendet werden. Akustische Signale, die in außerhalb der Sprech-Zone S1 liegenden Bereichen empfangen werden, werden aufgrund der Unempfindlichkeit des Richtmikrofons außerhalb der Sprech-Zone S1 nicht berücksichtigt. Weitere in der Sprech-Zone S1 auftretende akustische Signale oder Schallereignisse, wie z. B. Sprachsignale benachbarter Positionen P2 bis P5 oder Störsignale, werden demgegenüber besonders stark gedämpft, indem diese bevorzugt durch Überlagerung mit einem gegenphasigen akustischen Signal eliminiert werden.

Die Fig. 4 zeigt als weitere akustische Zone Z1 eine der Position P1 und der dieser zugehörigen Person zugeordneten Ruhe-Zone R1. Die positionsbezogene Ruhe-Zone R1 zeichnet sich aus durch eine Eliminierung möglichst aller in diesem Bereich der Position P1 auftretenden akustischen Signale, wie z. B. Sprach-, Ton-, Störsignale. Dies wird beispielsweise durch ein Antischallsystem bewirkt, welches über dem betreffenden Lautsprecher L1 ein entsprechendes breitbandiges Antischallsignal ausstrahlt. Zur Bestimmung des Antischallsignals und somit zum Fehlerabgleich des Antischallsystems wird bevorzugt das Mikrofon M1 der zugeordneten Position P1 verwendet.

In der Fig. 5 ist als weitere akustische Zone für die Position P1 eine Hör-Zone H1 gezeigt. Diese Hör-Zone H1 ist ebenfalls wie schon die Sprech-Zone S1 und die Ruhe- Zone R1 positionsbezogen. Die Hör-Zone H1 empfängt möglichst sämtliche direkt auf die jeweilige Position P1 eingehenden akustischen Signale, wie z. B. Musik, Sprache oder Information. Der räumliche Bereich außerhalb der Hör-Zone H1 der Position P1 ist akustisch abgetrennt. Dazu werden die akustischen Signale mittels eines als Richtlautsprecher ausgeführten Lautsprecher L1 gemäß Fig. 1 zielgerichtet auf die Position P1 ausgegeben.

Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten akustischen Zonen Z1 - die Sprech-Zone S1, die Ruhe-Zone R1 bzw. die Hör-Zone H1 - sind positionsabhängig. D. h. je nach Anforderung kann eine Position P1 bis P5 gemäß Fig. 1 jeweils nur eine Hör-Zone H1 bis H5, eine Sprech-Zone S1 bis S5, eine Ruhe-Zone R1 bis R5 oder eine beliebige Kombination aus allen diesen Zonen umfassen. Somit ist jede Position P1 bis P5 hinsichtlich der akustischen Funktionalität individuell steuerbar.

Fig. 6 zeigt die Kommunikationsanlage 2 mit einem System 12 zur Verarbeitung von akustischen Signalen, umfassend für die fünf Positionen P1 bis P5 jeweils das integrierte Lautsprecher-Mikrofon-System LM1 bis LM5, den jeweils zugehörigen Lautsprecher L1 bis L5 und das jeweils zugehörige Mikrofon M1 bis M5 sowie eine zentrale Steuereinheit 14. Dabei sind die Positionen P1 und P5 durch Personen besetzt. Im Betrieb der Kommunikationsanlage 2 werden bei einer Kommunikation der Personen auf den Positionen P1 und P5 untereinander akustische Signale ausgetauscht. Dabei unterliegt dieser Signalaustausch weiteren akustischen Einflüssen, wie z. B. Fahrgeräusche, Windgeräusche, Geräusche vom Gebläse oder von einer Klimaanlage, Tonsignale einer Musikanlage, Informationssignale eines Navigationssystems. Um die für die Kommunikation zwischen den Personen relevanten akustischen Signale zu berücksichtigen, werden positionsabhängig die unterschiedlichen akustischen Signale derart gesteuert, daß mindestens eine der akustischen Zonen Z1 bis Z5 gemäß Fig. 2 bis 5 erzeugt wird. Dazu umfaßt die Steuereinheit 14 des Systems 12 eine Anzahl von Eingängen E1 bis En sowie eine Anzahl von Ausgängen O1 bis On, mittels derer das jeweilige Lautsprecher-Mikrofon-System LM1 bis LM5 gesteuert wird.

Wenn beispielsweise die Person auf Position P5 aktiv sprechend ist und die Person auf Position P1 zuhört, wird mittels der Steuereinheit 14 das der Position P5 zugehörige Mikrofon M5 mit dem höchsten Signalpegel als das aktive Mikrofon bestimmt. Gleichzeitig werden möglichst alle über den zugeordneten Lautsprecher L5 ausgegebenen akustischen Signale eliminiert, indem die Steuereinheit 14 über den entsprechenden Ausgang O1 bis On z. B. den Lautsprecher L5 deaktiviert. Der der zuhörenden Person zugeordnete Lautsprecher L1 wird demgegenüber mittels der Steuereinheit 14 aktiviert. Dabei wird mittels nicht dargestellter elektronischer Bauelemente das über den Lautsprecher L1 ausgegebene Signal derart verarbeitet, z. B. verstärkt, zeitverzögert sowie gefiltert, daß am Lautsprecher L1 von Position P1 ein Sprachsignal der Person von Position P5 ausgegeben wird, das ein möglichst natürliches Sprachbild am Ort der Person ergibt. Überlicherweise sind als entsprechende elektronische Bauelemente z. B. eine Pegelwaage, ein Verstärker, ein Dämpfungsglied, ein Zeitglied und/oder ein Echokompensator zwischen den jeweiligen Elementendes Lautsprecher-Mikrofon-Systems LM1 bis LM5 vorgesehen, die ein Filtern, eine Dämpfung bzw. eine Kompensation von verschiedenen akustischen Signalen bewirken. Dabei sind die einzelnen Bauelemente in Abhängigkeit von der Signalart, der Signalintensität sowie der zugehörigen Position P1 bis P5 mittels der Steuereinheit 14 steuerbar. Somit werden in besonders einfacher Art und Weise die oben beschriebenen akustischen Zonen Z1 bis Z5 positionsabhängig eingerichtet, indem die betreffenden Lautsprecher L1 bis L5 sowie die betreffenden Mikrofone M1 bis M5 entsprechend gesteuert und eingestellt werden. Beispielsweise kann ein über eine nicht dargestellte Freisprechanlage empfangenes akustisches Signal bewirken, daß die jeweilige Hör- Zone H1 oder H5 der besetzten Positionen P1 bzw. P5 nur noch dieses akustische Signal empfängt. Dazu wird mittels der Steuereinheit 14 das von der Freisprechanlage empfangene akustische Signal über die zugehörigen Lautsprecher L1 und L5 ausgegeben. Die Ausgabe weiterer akustischer Signale wird an diesen Lautsprechern L1 und L5 unterdrückt. Es sind noch weitere Beispiele für verschiedene positionsabhängige Steuerungen von unterschiedlichen akustischen Signalen möglich, die mittels dieser Kommunikationsanlage 2 umgesetzt werden. Diese Beispiele sind abhängig von der Signalart, von der Signalintensität, von den vorgegebenen Funktionen für die jeweilige Position P1 bis P5 und/oder von der Ausstattung der jeweiligen Positionen P1 bis P5 mit Lautsprechern L1 bis L5, Mikrofonen M1 bis M5 und/oder integrierten Lautsprecher-Mikrofon-Systemen LM1 bis LM5.

Alternativ und/oder zusätzlich zur zentralen Steuereinheit 14 kann je Position P1 bis P5 eine lokale Steuereinheit (nicht dargestellt) vorgesehen sein, mit der die jeweilige Person lokal die akustischen Umgebungsbedingungen der zugehörigen Position P1 bis P5 einstellen kann. Somit ist mittels einer derartigen lokalen Steuereinheit eine personenbezogene Einstellung von gewünschten Akustikfunktionen für die zugehörige Position P1 bis P5 erreicht.

In Fig. 7 ist die Richtwirkung eines einzelnen als Richtlautsprecher ausgeführten Lautsprechers L1 bis L5 im Nahbereich (Fig. 7a) und im Fernbereich (Fig. 7b) dargestellt. Dabei dient als Richtlautsprecher ein offener Lautsprecher (ohne äußeres Gehäuse), der insbesondere im Nahbereich eine Schallabstrahlung in Form eines Dipols aufweist. Mit größerer Entfernung, im Fernbereich, wird der vom offenen Lautsprecher erzeugte Schalldruck zunehmend geringer. Demzufolge wird der als offener Lautsprecher ausgeführte Lautsprecher L1 bis L5 im Nahbereich, d. h. in einer Entfernung von unter 20 cm von dem zu beschallenden Bereich, insbesondere der Hör- Zone H1 bis H5, eingesetzt und somit für die kopfbezogene Nahfeldbeschallung verwendet.

In Fig. 8 ist die elektrische Schaltung eines einzelnen als Gradienten-Lautsprecher ausgeführten Lautsprechers L1 schematisch dargestellt. Dabei werden zwei gegenphasige Lautsprecher L1' und L1" getrennt voneinander in einem zugehörigen Gehäuse 16' bzw. 16" angeordnet und von einem gemeinsamen nicht dargestellten Verstärker gespeist. Der eine Lautsprecher L1' wird direkt angesteuert, der zweite gegenphasig betriebene Lautsprecher L1" wird über ein Verzögerungsglied 18 gesteuert. Die Verzögerungszeit entspricht in etwa der akustischen Laufzeit des Signals vom Lautsprecher L1' zum zweiten Lautsprecher L1". Bewegt sich nun eine Schallwelle von dem Lautsprecher L1' zum zweiten Lautsprecher L1", so wird der akustische Weg durch das elektrische Verzögerungsglied 18 kompensiert. Die Schallanteile aus beiden Lautsprechern L1' und L1" bleiben in Gegenphase zueinander und kompensieren sich demzufolge. Es ergibt sich eine Schallauslöschung für die Schallausbreitung in diese Richtung - in Richtung des zweiten Lautsprechers L1". Für die entgegengesetzte Richtung ergibt sich ein Maximum in der Schallausbreitung. Somit weist ein derartiger Gradienten-Lautsprecher eine nierenförmige Richtcharakteristik auf, die in Fig. 9 dargestellt ist.

Durch den Aufbau des Gradienten-Lautsprechers gemäß Fig. 8 ergeben sich im Nahfeld unterschiedliche Abstände zur Hör-Zone H1, insbesondere zum Ohr der der Position P1 zugehörigen Person. Der Schallpegel nimmt im Idealfall umgekehrt proportional zur quadratischen Entfernung ab. Eine Auslöschung ergibt sich nur dann, wenn die Pegel von Schall und gegenphasigem Schall am Empfangsort (= Hör-Zone H1 bis H5) gleich sind. Es können daher durch eine Nahfeldkorrektur die Amplituden der beiden Lautsprecher L1' und L1" verschieden eingestellt werden, so daß sich z. B. bei einem Abstand von ca. 10 cm eine Nierenform gemäß Fig. 9a ergibt. Alternativ kann die Nierenform auch bei einem Abstand von ca. 60 cm gemäß Fig. 9b eingestellt werden. In den Beispielen gemäß Fig. 9a wurde zum Erreichen der Nierenform bei einem Abstand von ca. 10 cm die Amplitude des Lautsprechers L1' gegenüber der Amplitude des zweiten Lautsprechers L1" um ca. 35% gesenkt. Analog dazu wurde bei dem Beispiel gemäß Fig. 9b für einen Abstand von ca. 60 cm die Amplitude des Lautsprechers L1' um ca. 5% gesenkt.

Claims (16)

1. Verfahren zur Verarbeitung von akustischen Signalen für mindestens eine Position (P1 bis P5) in einem Fahrzeug, bei dem positionsabhängig unterschiedliche akustische Signale derart gesteuert werden, daß mindestens eine akustische Zone (Z1 bis Z5) eingerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die akustische Zone (Z1 bis Z5) mindestens eine Hör-Zone (H1 bis H5), eine Sprech-Zone (S1 bis S5) und/oder eine Ruhe-Zone (R1 bis R5) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale gerichtet ausgegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale gerichtet empfangen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in. Abhängigkeit von dem empfangenen akustischen Signal mindestens ein akustisches Signal ausgegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem positionsabhängig mindestens eines der akustischen Signale eliminiert wird.

7. Kommunikationsanlage (2) für Insassen in einem Fahrzeug, bei der ein System (12) zur Verarbeitung von akustischen Signalen vorgesehen ist, das für mindestens eine Position (P1 bis P5) im Fahrzeuginnenraum (1) derart ausgeführt ist, daß positionsabhängig durch Steuerung von unterschiedlichen akustischen Signale mindestens eine akustische Zone (Z1 bis Z5) eingerichtet ist.

8. Kommunikationsanlage (2) nach Anspruch 7, bei der akustische Signale Sprachsignale, Störsignale und/oder Tonsignale sind.

9. Kommunikationsanlage (2) nach Anspruch 7 oder 8, bei der die akustische Zone (Z1 bis Z5) positionsabhängig jeweils mindestens eine Hör-Zone (H1 bis H5), eine Sprech- Zone (S1 bis S5) und/oder eine Ruhe-Zone (R1 bis R5) umfaßt.

10. Kommunikationsanlage (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der für die jeweilige Position (P1 bis P5) in Abhängigkeit von akustisch empfangenen Signalen akustisch auszugebene Signale steuerbar sind.

11. Kommunikationsanlage (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der als System (12) mindestens ein integriertes Lautspecher-Mikrofon-System (LM1 bis LM5) vorgesehen ist.

12. Kommunikationsanlage (2) nach Anspruch 11, bei der das Lautsprecher-Mikrofon- System im oberen Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist.

13. Kommunikationsanlage (2) nach Anspruch 11 oder 12, bei der als Lautsprecher des Lautsprecher-Mikrofon-Systems (LM1 bis LM5) mindestens ein Richtlautsprecher dient.

14. Kommunikationsanlage (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der der Lautsprecher (L1 bis L5) in einem Abstand von ca. 5 bis 30 cm zum oberen Bereich der jeweiligen Position (P1 bis P5) angeordnet ist.

15. Kommunikationsanlage (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der als Mikrofon (M1 bis M5) des Lautsprecher-Mikrofon-Systems (LM1 bis LM5) ein Richtmikrofon vorgesehen ist.

16. Kommunikationsanlage (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der das Mikrofon (M1 bis M5) in einem Abstand von ca. 20 bis 50 cm zum oberen Bereich der jeweiligen Position (P1 bis P5) angeordnet ist.