DE3853739T2

DE3853739T2 - Digitales Entzerrergerät für getrennte Phasen- und Amplitudenmodifikation.

Info

Publication number: DE3853739T2
Application number: DE3853739T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Ishikawa; Akihisa Kawamura; Masaharu Matsumoto; Katsuaki Satoh
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2008-03-24
Also published as: EP0556867A1; DE3853739D1; DE3856269T2; CA1284187C; US4888808A; EP0556867B1; DE3856269D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Entzerrer- oder Equalizervorrichtung mit einem digitalen Filter zur Frequenzkompensation eines Audiosignals, das in eine digitale Codeabtastform konvertiert worden ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Vorrichtung, die einen digitalen FIR-Filter (digitalen Filter endlichen Impulsansprechens) einsetzt, und sie ermöglicht eine wechselseitig unabhängige Einstellung der Amplituden/Frequenz- und Phasen/Frequenz-Ansprechcharakteristiken des Filters.
Mit der Entwicklung von digitale Signale benutzenden Audiovorrichtungen in den letzten Jahren sind digitale Entzerrer entwickelt worden, die auf FIR-Filtern basieren. Im folgenden wird angenommen, daß ein FIR-Filter ein transversaler Filter ist, d.h. ein Abgreifverzögerungsleitungsfilter. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen FIR-Filter begrenzt, und andere Filterkonfigurationen können benutzt werden. Die Transferfunktion eines derartigen digitalen transversalen Filters, die durch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des Filters bestimmt ist, wird durch die jeweiligen Werte einer Vielzahl von Filterkoeffizienten bestimmt (manchmal als Abgreifkoeffizienten bezeichnet). Ein derartiger FIR-Filter ist im Stand der Technik für digitale Audioentzerrer benutzt worden. Jedoch ist es im Stand der Technik nicht möglich gewesen, eine wechselseitig unabhängige Steuerung der Phasen- und Amplitudenansprechcharakteristiken eines derartigen Audioentzerrers durch Verwenden eines einzelnen FIR-Filters auszuführen, d.h. um dadurch unabhängig die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik einen digitalen Audiosignals zu modifizieren, indem das Signal durch den FIR-Filter übertragen wird.
Zusätzlich zu derartigen Audioentzerreranwendungen kann eine digitale Entzerrervorrichtung, die auf einem FIR-Filter basiert, für verschiedene andere Funktionen ausgebildet sein, beispielsweise die Unterdrückung von "Pfeifen", das durch akustische Rückkopplung zwischen einem Mikrofon und einem Lautsprecher verursacht wird.
Fig. 1 ist ein Systemblockdiagramm eines Beispiels einer digitalen Entzerrervorrichtung des Stands der Technik, die auf einem FIR-Filter basiert. Ziffer 1 bezeichnet einen Eingangsabschnitt für eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik zur Eingabe von Daten, die eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, welche als H(ω) bezeichnet wird. Ziffer 5 bezeichnet einen Abschnitt einer inversen Fouriertransformation, der auf die Eingangs-Amplituden/Frequenz-Charakteristik als eine Transferfunktion einwirkt und die inverse Fouriertransformation dieser Transferfunktion gewinnt. Diese inverse Fouriertransformation ist eine Impulsansprechcharakteristik, die der Transferfunktion entspricht, wie nachstehend beschrieben, und ein Satz von Werten von Filterkoeffizienten, die jeweils durch diese Impulsansprechcharakteristik bestimmt sind, wird dadurch erhalten. Ziffer 6 bezeichnet Einstellmittel zur Festlegung dieser Werte von Filterkoeffizienten für einen FIR-Filter 7, um dadurch die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik für den Filter zu bestimmen. Ziffer 8 bezeichnet einen Signaleingangsabschnitt, der ein Eingangssignal in eine geeignete digitale Signalform konvertiert, die von dem FIR-Filter 7 zu verarbeiten ist, und 9 bezeichnet einen Signalausgangsabschnitt, der ein digitales Ausgangssignal, das von dem FIR-Filter 7 erzeugt wird, in eine geeignete Form für einen Transfer zu externen Schaltungen konvertiert.
Daten, welche die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik H(ω) repräsentieren, werden durch den Eingangsabschnitt 1 für Daten einer Amplituden/Frequenz- Charakteristik als ein Satz von Amplitudenwerten eingegeben, welche jeweiligen Frequenzen entsprechen, die nachstehend als Abtastfrequenzen bezeichnet werden. Fig. 2(A) zeigt ein Beispiel einer derartigen Amplituden/Frequenz-Charakteristik, bei der diese Eingangsamplitudenwerte als schwarze Punkte angedeutet sind, wobei Daten lediglich innerhalb eines Frequenzbereiches eingegeben werden, der als 0 bis π bezeichnet ist. Wie in Fig. 2(B) gezeigt, kann die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik in dem Bereich 0 bis 2π durch "Faltung" des Bereiches der Charakteristik von 0 bis π gewonnen werden, wodurch die Charakteristik in dem Bereich π bis 2π erhalten wird.
Die auf diese Weise erhaltene Amplituden/Frequenz-Charakteristik in dem Bereich 0 bis 2π wird an den Abschnitt 5 einer inversen Fouriertransformation angelegt, wo die inverse Fouriertransformation gewonnen wird. Genauer gesagt, die Amplituden/Frequenz-Charakteristik H(ω) wird so behandelt, als wäre sie der absolute Amplitudenteil einer Transferfunktion H(ω), d.h.
H(ω) = H(ω) .....(1)
Bekanntlich ist die inverse Fouriertransformation einer Transferfunktion (die eine komplexe Funktion im Frequenzbereich ist) eine Zeitbereichsfunktion, welche das Impulsansprechen der Schaltung repräsentiert, welche diese Transferfunktion besitzt. Somit wird die inverse Fouriertransformation der Transferfunktion H(ω) durch den Abschnitt 5 der inversen Fouriertransformation gewonnen, um dadurch ein gewünschtes Impulsansprechen für den FIR-Filter 7 entsprechend der Eingangs-Amplituden/Frequenz-Charakteristik vom Eingangsabschnitt 1 zu erhalten. Da die jeweiligen Werte von Filterkoeffizienten eines transversalen Filters von Natur aus durch entsprechende Werte des Impulsansprechens des Filters definiert sind, werden die geeigneten Werte der Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 7 dadurch bestimmt. Diese Werte werden dann in dem FIR-Filter 7 durch den Einstellabschnitt 6 eingestellt (z.B. durch von dem Abschnitt 6 angelegte Steuerungssignale), so daß die Amplituden/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 7 dadurch identisch zu derjenigen ausgeführt wird, die vom Eingangsabschnitt 1 eingegeben wird.
Die inverse Fouriertransformation wird gemäß der folgenden Gleichung ausgeführt:
h(n) = 1/N x Σ H(ω) x ejωn .....(2)
Dabei ist ω = 2 x π/N x k 0 ≤ n ≤ (N-1).
Die Werte h(n), die aus Gleichung (2) erhalten werden, sind die Filterkoeffizienten, die für den FIR-Filter 7 durch den Einstellabschnitt 6 festgelegt werden. Der FIR-Filter 7 realisiert dadurch die spezifizierte Amplituden/Frequenz-Charakteristik. Jedoch wird die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 7 durch die Transferfunktion der obigen Gleichung (1) bestimmt und ist so als eine von Natur aus lineare Charakteristik fixiert.
Somit ist bei dem Beispiel des Stands der Technik von Fig. 1, obwohl es möglich ist, eine willkürliche Form einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 7 zu realisieren, die Phasen/Frequenz-Charakteristik des Filters von Natur aus durch die Filterkoeffizienten als linear definiert. Es ist somit ein Nachteil einer derartigen Vorrichtung des Stands der Technik, daß es nicht möglich ist&sub1; wechselseitig unabhängig eine willkürliche Form einer Phasen/Frequenz-Charakteristik und eine willkürliche Form einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik unter Verwendung eines einzelnen FIR-Filters festzulegen.
Außerdem entstehen Probleme auch sogar dann, wenn eine Entzerrervorrichtung implementiert wird, die so eingestellt werden kann, daß sie derartige willkürliche Phasen- und Amplituden-Ansprechverhaltensweisen erzeugt (z.B. durch Verwendung separater FIR-Filter für diese Ansprechverhaltensweisen). Falls beispielsweise gewünscht wird, daß der FIR-Filter die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik einer spezifizierten Schaltung oder eines spezifizierten Systems realisiert, dann ist es notwendig, zuerst diese Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik der Schaltung oder des Systems zu messen und dann gemessene Daten, welche jeweils die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, in jeweilige Amplituden- und Phaseneingangsmittel einzugeben. Falls darüber hinaus gewünscht wird, unter Verwendung einer derartigen FIR-Filter-Vorrichtung eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik und eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu realisieren, die berechnet worden sind, dann gibt es keinen einfachen Weg zur Eingabe dieser Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik, um das gewünschte FIR-Filter-Ansprechen festzulegen.
Die EP-A-0 094 762 befaßt sich mit einer Zeitbereichsentzerrung von Audiosignalen und offenbart Mittel zum Einführen eines elektrischen Testsignals in ein Schallwiedergabesystem, Mittel zum Nachweisen des akustischen Ausgangs und infolgedessen zum Modifizieren der Entzerrung in geeigneter Weise.
Die EP-A-0 219 865, auf der jeweils der Oberbegriff der beigefügten Ansprüche 1, 25, 28 und 32 basiert, beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung der Tonqualität, bei der ein digitalisiertes Eingangssignal in Signale eines oberen und eines unteren Bandes aufgespalten wird, die dann von FIR-Filtern gemäß Koeffizienten verarbeitet werden, welche aus einer Frequenzbereichsverarbeitung einer gewünschten Amplitude-Frequenz-Charakteristik gewonnen werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine digitale Entzerrervorrichtung zu schaffen, die einen FIR-Filter benutzt, wodurch eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik und eine willkürliche Phasen/Frequenz-Charakteristik für den Filter wechselseitig unabhängig festgelegt werden können.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine digitale Entzerrervorrichtung zu schaffen, die einen FIR-Filter benutzt, wodurch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters leicht modifiziert werden können, um eine Kompensation der Frequenzansprechcharakteristiken einer oder mehrerer Komponenten eines Audiosystems zu erzielen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine digitale Entzerrervorrichtung zu schaffen, die einen FIR-Filter benutzt, wodurch Daten, die eine gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter repräsentieren, in die digitale Entzerrervorrichtung in Form von Parametern einer spezifischen Schaltung eingegeben werden können, die eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik und eine Phasen/Frequenz-Charakteristik aufweist, von denen jede durch diese Parameter auf eine bekannte Weise gesteuert wird, wie beispielsweise resonanzbezogene Parameter einer Schaltung, die Resonanz bei einer einzelnen Frequenz zeigt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine digitale Entzerrervorrichtung zu schaffen, wodurch ein verbesserter Grad an Frequenzauflösung zur Entzerrung über einen Frequenzbereich erzielt wird, der sich hinab zu im wesentlichen niedrigen Frequenzwerten erstreckt, während ein hohes Niveau an Verarbeitungsgeschwindigkeit für den Betrieb eines FIR-Filters innerhalb der digitalen Entzerrervorrichtung aufrechterhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine digitale Entzerrervorrichtung geschaffen mit:
Amplituden/Frequenz-Eingangsmitteln zur Eingabe von Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren,
Transferfunktionsbetriebsmitteln, die auf die Amplituden/Frequenz-Charakteristik einwirken, um Transferfunktionsdaten zu gewinnen, die eine Transferfunktion repräsentieren,
Mitteln einer inversen Fourier-Transformation, die auf die Transferfunktionsdaten einwirken, um Daten einer Impulsansprechcharakteristik zu gewinnen, die eine Impulsansprechcharakteristik repräsentieren, die durch die Transferfunktion bestimmt ist,
Filtermitteln endlichen Impulsansprechens,
Signaleingangsmitteln, die zu den Filtermitteln endlichen Impulsansprechens ein Eingangsaudiosignal als einen Zug digitaler Abtastungen übertragen,
Signalausgangsmitteln, die das Audiosignal nach einer Frequenzcharakteristikmodifizierung des Audiosignals durch die Filtermittel endlichen Impulsansprechens empfangen und das modifizierte Audiosignal zu einem externen System übertragen, und
Einstellmitteln, die betreibbar sind, um einen Satz von Filterkoeffizienten für die Filtermittel endlichen Impulsansprechens festzulegen, die jeweilige Werte besitzen, die von der Impulsansprechcharakteristik bestimmt sind, und ist gekennzeichnet durch
Phasendateneingangsmittel zur Eingabe von Daten zum Festlegen einer Phasen/Frequenz-Charakteristik, wobei sich die Daten in einer Kategorie befinden, die aus einer Gruppe von Kategorien von Daten ausgewählt wird, die Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik, Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik, Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Daten umfaßt, die einen Resonanzzustand eines vorbestimmten Typs von elektrischer Schaltung ausdrücken, und
Phasen/Frequenz-Betriebsmittel, die Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik gestützt auf die Daten von den Phasendateneingangsmitteln berechnen, worin in Betrieb das Transferfunktionsbetriebsmittel auf sowohl die Amplituden/Frequenz-Charakteristik als auch die Phasen/Frequenz-Charakteristik einwirkt, um die Transferfunktionsdaten zu gewinnen.
Die EP-A-0 284 175, eine weitere Anmeldung der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, teilt das früheste Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung und wurde vor der vorliegenden Anmeldung eingereicht, jedoch danach veröffentlicht. Dieses Dokument offenbart eine Vorrichtung, in der eine Eingangsfrequenzeigenschaft in eine Vielzahl von Frequenzbändern unterteilt wird und eine Berechnungsschaltung Filterfaktoren für die Bänder erhält. Dieses Dokument berücksichtigt auch die Effekte eines Phasenfrequenzansprechens.
Fig. 1 ist ein Systemblockdiagramm eines digitalen Entzerrers des Stands der Technik, der einen FIR-Filter benutzt,
Fig. 2(A) und 2(B) sind Diagramme, die den Eingang von Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik in einen digitalen Entzerrer und die Gewinnung von Daten einer erweiterten Amplituden/Frequenz-Charakteristik daraus zeigen,
Fig. 3(A) ist ein Systemblockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik verwendet werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu definieren,
Fig. 3(B) ist ein Flußdiagramm zur Verwendung bei der Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 ist ein Systemblockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der Daten einer Eingangsgruppenverzögerungscharakteristik erneut definiert werden, und zwar bezüglich einer durchschnittlichen Gruppenverzögerung, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen,
Fig. 5 ist ein Systemblockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der Resonanzdaten für eine Tiefpaßfilterschaltung eingegeben werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu definieren,
Fig. 6(A) und 6(B) sind Schaltungsdiagramme von Beispielen aktiver Tiefpaßfilterschaltungen zweiter Ordnung,
Fig. 6(C) zeigt Beispiele einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und einer Phasen/Frequenz-Charakteristik für einen Tiefpaßfilter zweiter Ordnung,
Fig. 7(A) ist ein Systemblockdiagramm einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Resonanzdaten eingegeben werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu definieren,
Fig. 7(B) und 7(C) zeigen Phasen/Frequenz-Charakteristiken zur Unterstützung bei der Beschreibung des Betriebs der vierten Ausführungsform,
Fig. 8 und 9 sind Systemblockdiagramme fünfter und sechster Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik als Phasendaten eingegeben werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik durch Hilbert-Transformationsberechnung zu gewinnen,
Fig. 10(A) ist ein Systemblockdiagramm einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der verschiedene Frequenzbänder eines digitalen Audiosignals einer Abwärts-Abtastung unterworfen und parallel von einer Vielzahl von FIR-Filterkanälen verarbeitet werden,
Fig. 10(B) ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der siebten Ausführungsform,
Fig. 11 und 12 sind Systemblockdiagramme achter und neunter Ausführungsformen der Erfindung, bei denen verschiedene Frequenzbänder eines digitalen Audiosignals einer Abwärts-Abtastung unterworfen und parallel von einer Vielzahl von FIR-Filterkanälen verarbeitet werden,
Fig. 13 ist ein Systemblockdiagramm einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Entzerrung für die akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes ermöglicht,
Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Gewinnung einer Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik durch die zehnte Ausführungsform zeigt,
Fig. 15(A) bis (D) sind Diagramm einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und einer Phasen/Frequenz-Charakteristik zur Beschreibung des Betriebs der zehnten Ausführungsform,
Fig. 16(A) ist ein Systemblockdiagramm einer 11. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Erzeugung von Testsignalen, um einen Lautsprecher zu steuern, und eines Schallfeldes sowie die Analyse des resultierenden Frequenz ansprechens zur Ausführung einer Entzerrung ermöglicht,
Fig. 16(B) ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der 11. Ausführungsform,
Fig. 17, 18, 20, 22, 24, 27 und 28 sind jeweils Systemblockdiagramme 12., 13., 14., 15. und 16. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die eine Entzerrung für die akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes ermöglichen, indem eine gespeicherte Meßsignalwellenform analysiert und eine Phasen/Frequenz-Charakteristik und Amplituden/Frequenz-Charakteristik eines FIR-Filters demgemäß modifiziert werden,
Fig. 19(A) und (B) sind Diagramme, welche einen Signalniveauentscheidungsbetrieb der 13. Ausführungsform zeigen,
Fig. 21(A) bis (C) sind Diagramme, welche die Beseitigung unkorrelierter Rauschkomponenten eines Meßsignals in der 14. Ausführungsform zeigen,
Fig. 23(A) und (B) sind Diagramme, welche das Abtasten eines Anfangsbereiches eines Meßsignals durch die 15. Ausführungsform zeigen,
Fig. 23(C) ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der 15. Ausführungsform,
Fig. 25(A) bis (C) und 26(A) bis (F) sind Diagramme zur Unterstützung bei der Beschreibung von Fensterfunktionsbetriebsvorgängen, die von der 16. Ausführungsform ausgeführt werden,
Fig. 29 ist ein Systemblockdiagramm einer 19. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei in einem Speicher Phasen/Frequenz-Charakteristiken zur Verwendung bei der Kompensation einer Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik in einer Vielzahl von Frequenzbereichen zusammen mit Daten einer dazu in Beziehung stehenden Amplituden/Frequenz-Charakteristik gespeichert sind, die angewendet werden, um eine FIR-Filter-Transferfunktion zu modifizieren,
Fig. 30(A) bis (C) sind Diagramme, welche die Kompensation einer Gruppenverzögerungscharakteristik durch die 19. Ausführungsform zeigen,
Fig. 31 ist ein Systemblockdiagramm einer 20. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine inverse Fouriertransformation einer für einen FIR-Filter berechneten Transformationsfunktion mit einer Fensterfunktion multipliziert wird vor der Benutzung zur Festlegung von Filterkoeffizienten,
Fig. 32 ist ein Systemblockdiagramm einer 21. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Entzerrung für die Phasen/Frequenz-Charakteristik eines Lautsprechers ermöglicht,
Fig. 33 ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm eines Lautsprechers,
Fig. 34 ist ein partielles Systemblockdiagramm einer 22. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wodurch entweder ein lineares Transformationsverfahren oder ein Verfahren einer Hilbert-Transformation zur Berechnung von Filterkoeffizienten ausgewählt werden kann,
Fig. 35 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der 22. Ausführungsform,
Fig. 36 ist ein Blockdiagramm, welches eine Schalterauswahl von Eingangsdaten für die 22. Ausführungsform zeigt,
Fig. 37 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung einer 23. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 38(A) und (B) sind charakteristische Diagramme zur Beschreibung eines Interpolationsbetriebs der 23. Ausführungsform,
Fig. 39 ist ein Systemblockdiagramm einer 24.
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ermöglicht, daß die akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes analysiert werden und eine entsprechende Entzerrung implementiert wird,
Fig. 40 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der 24. Ausführungsform,
Fig. 41(A) und (B) zeigen jeweils eine Transfercharakteristik bezüglich einer Hörposition und eine Impulsansprechcharakteristik, welche Filterkoeffizientenwerte für einen FIR-Filter bestimmt, und zwar für die 24. Ausführungsform,
Fig. 42 ist ein Systemblockdiagramm einer 24. Ausführungsform mit einer Fähigkeit zur Unterdrückung von Mikrofonpfeifen,
Fig. 43(A) zeigt ein Beispiel einer Schalldruck/Frequenz-Charakteristik, die mit der 24. Ausführungsform erhalten wird,
Fig. 43(B) ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Betriebs der 24. Ausführungsform,
Fig. 44 ist ein Systemblockdiagramm einer 25. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Fähigkeit zu einer automatischen Unterdrückung von Mikrofonpfeifen,
Fig. 45 ist ein Systemblockdiagramin einer 27. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Festlegung einer willkürlichen Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik für einen FIR-Filter in Kombination mit einer Fähigkeit zur Unterdrükkung von Mikrofonpfeifen ermöglicht,
Fig. 46(A) bis (C) sind Diagramme zur Beschreibung des Betriebs der 27. Ausführungsform,
Fig. 47 und 55 sind Systemblockdiagramme 28. und 29. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen die Faltung einer gewünschten Transferfunktion und einer gemessenen Transferfunktion eines Audiosystems gewonnen wird, wobei Filterkoeffizienten durch die Faltungsresultate bestimmt werden,
Fig. 48 zeigt eine Anordnung zur Messung der Transferfunktion eines spezifischen Audiosystems für die 28. Ausführungsform,
Fig. 49(A) bis 52(C) sind Impulsansprech- und Transferfunktionsdiagramme zur Unterstützung bei der Beschreibung der 28. Ausführungsform,
Fig. 53 und 54 zeigen spezifische Konfigurationen für einen Faltungsabschnitt in der 28. Ausführungsform, und
Fig. 56(A) bis (C) sind Diagramme zur Beschreibung eines Fensterfunktionsbetriebs der 29. Ausführungsform.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 3(a) ist ein Systemblockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die einen digitalen Audioentzerrer darstellt, der eine unabhängige Einstellung der Phasen/Frequenz-Charakteristik und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eines FIR-Filters ermöglicht, um eine Phasen- und Amplitudenkorrektur auf ein digitales Audiosignal anzuwenden, das durch den Filter übertragen wird. In Fig. 3(a) bezeichnet Ziffer 11 einen Eingangsabschnitt für eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik, der der digitalen Entzerrervorrichtung Daten zuführt, die ein gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren. Wie für das Beispiel des Stands der Technik von Fig. 1 beschrieben, werden diese Daten als ein Satz von Amplitudenwerten für jeweilige Frequenzen eines Satzes von Abtastfrequenzen innerhalb eines fixierten Frequenzbereiches eingegeben. Ziffer 12 bezeichnet einen Phasendateneingangsabschnitt zur Eingabe von Daten, die von der digitalen Entzerrervorrichtung benutzt werden, um eine gewünschte Phasen/Frequenz-Charakteristik zu berechnen. In den verschiedenen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Datentypen von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert, z.B. Daten, die eine Phasen/Frequenz-Charakteristik, eine Gruppenverzögerungscharakteristik, eine Resonanzcharakteristik, eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik, etc. repräsentieren. Jedoch wird die gleiche Bezugsziffer verwendet, um den Phasendateneingangsabschnitt jeder Ausführungsform zu bezeichnen. In der Ausführungsform von Fig. 3(a) werden Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik für einen Lautsprecher von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 eingegeben. Ziffer 13 bezeichnet einen Phasenbetriebsabschnitt zur Berechnung einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik gestützt auf Daten, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert werden, der in dieser Ausführungsform einen Integrationsabschnitt 303 enthält, um bezüglich der Frequenz die Gruppenverzögerungscharakteristik zu integrieren, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert wird. Eine Phasen/Frequenz-Charakteristik wird als Integrationsresultate erhalten. Ziffer 14 bezeichnet einen Transferfunktionsbetriebsabschnitt zur Berechnung einer Transferfunktion entsprechend der Phasen/Frequenz-Charakteristik, die von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 gewonnen wurden kombiniert mit der Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert wird. Ziffer 15 bezeichnet einen Abschnitt einer inversen Fouriertransformation, welcher die inverse Fouriertransformation der Transferfunktion gewinnt, die von dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 erhalten wird, um dadurch eine Impulsansprechcharakteristik zu erhalten, die dieser Transferfunktion entspricht. Ziffer 16 bezeichnet einen Koeffizienteneinstellabschnitt, um Filterkoeffizienten in einem FIR-Filter (nachstehend beschrieben) einzustellen, die jeweils durch das Impulsansprechen definiert sind, das wie vorstehend beschrieben erzeugt wird. Genauer gesagt, der Koeffizienteneinstellabschnitt 16 erzeugt Steuerungssignale gemäß der Impulsansprechcharakteristik, die von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation gewonnen wird, und diese Steuerungssignale legen die Filterkoeffizienten des FIR-Filters 17 fest, um dadurch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des Filters zu bestimmen. Ziffer 17 bezeichnet einen FIR-Filter zur Realisierung der gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik und Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 und dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben wurden, und zwar infolge der wie vorstehend beschrieben festgelegten Filterkoeffizienten. Ziffer 18 bezeichnet einen Signaleingangsabschnitt, der ein digitales Audiosignal eingibt, das durch den FIR-Filter 17 zu einem Signalausgangsabschnitt 19 zu übertragen ist, um einem externen System zugeführt zu werden.
Das Eingangssignal, das durch Transfer durch den FIR-Filter 17 zu verarbeiten ist, kann entweder eine analoge oder eine digitale Signalform darstellen (wobei der Begriff "digitales Signal" eine Aufeinanderfolge digitaler Werte bedeutet, die Signalabtastungen repräsentieren). Wenn das Eingangssignal, das dem Signaleingangsabschnitt 18 zugeführt wird, eine analoge Form aufweist, dann muß der Signaleingangsabschnitt 18 einen A/D-Konverter zur Konvertierung des Eingangssignals in ein digitales Signal umfassen, das zur Verarbeitung durch den FIR-Filter geeignet ist. Wenn das dem Signaleingangsabschnitt 18 zugeführte Eingangssignal eine digitale Form aufweist, jedoch kein geeignetes Format zur Verarbeitung durch den FIR-Filter 17 besitzt, dann muß der Signaleingangsabschnitt 18 Mittel zur Konvertierung des Eingangssignals in eine geeignete digitale Signalform umfassen. Andernfalls kann das digitale Eingangssignal natürlich direkt von dem Signaleingangsabschnitt 18 zu dem FIR-Filter 17 übertragen werden. Ähnliche Überlegungen gelten für den Signalausgangsabschnitt 19. Das heißt, wenn das Ausgangssignal vom FIR-Filter 17 externen analogen Schaltungen zuzuführen ist, dann muß der Signalausgangsabschnitt 19 einen D/A-Konverter umfassen. Andernfalls kann der Signalausgangsabschnitt 19 entweder eine Modifizierung des digitalen Signals von dem FIR-Filter 17 ausführen oder dieses Signal direkt zu einem externen System übertragen, und zwar in Abhängigkeit von den Anforderungen dieses Systems.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist wie folgt. Daten, die eine gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik H(ω) in dem Frequenzbereich ω = 0 2π repräsentieren, werden von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zugeführt. Der Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 wirkt auf diese Daten in der in Fig. 2(B) gezeigten Weise ein, um diesen Bereich der Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu "falten" und daher die Amplituden/Frequenz-Charakteristik innerhalb des Bereiches π bis 2π zu gewinnen. Die Amplituden/Frequenz-Charakteristik wird dadurch in dem Bereich 0 bis 2π erhalten. Der Phasendateneingangsabschnitt 12 führt Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik für den Frequenzbereich 0 bis π dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zu, welcher dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik in dem Bereich 0 bis π gewinnt, und zwar durch Integration bezüglich der Frequenz, wie oben beschrieben. Der Phasenberechnungsabschnitt 13 führt dann einen "Falt"-Vorgang ähnlich dem vorstehend beschriebenen Vorgang aus (mit ω = π als eine Zentrumsfrequenz, um welche herum das "Falten" durchgeführt wird), jedoch mit einer Polaritätsinversion, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik in dem Bereich π bis 2π zu gewinnen. Auf diese Weise wird eine Phasen/Frequenz-Charakteristik erhalten, welche den Frequenzbereich ω = 0 bis 2π abdeckt.
Diese Phasen/Frequenz-Charakteristik sowie der Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik werden dann auf den Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 angewendet, der eine entsprechende Transferfunktion für den Frequenzbereich ω = 0 bis 2π berechnet. Die inverse Fouriertransformation dieser Transferfunktion wird dann von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation gewonnen, und zwar als ein Impulsansprechen, und Filterkoeffizienten entsprechend diesem Impulsansprechen werden für den FIR-Filter 17 von dem Koeffizienteneinstellabschnitt 16 festgelegt.
Auf diese Weise werden Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 17 festgelegt, die sowohl der gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik (die über den Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik zugeführt wird) als auch der Phasen/Frequenz-Charakteristik genügen, die von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 berechnet wird. Diese Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik können somit für das Eingangssignal realisiert werden, das an den Signaleingangsabschnitt 18 angelegt wird, indem dieses Signal durch den FIR-Filter 17 übertragen wird. Auf diese Weise ermöglicht die Ausführungsform, daß eine Kompensation der Phasen/Frequenz-Charakteristik und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eines Signals unabhängig wie gewünscht eingestellt wird.
Der Betrieb der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (und jeder der nachfolgenden Ausführungsformen) wird von einem geeignet programmierten digitalen Mikroprozessor gesteuert, der nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, d.h. alle Funktionen, die von den in Fig. 3(a) gezeigten Systemabschnitten ausgeführt werden, basieren auf einer digitalen Verarbeitung, die von einem Mikroprozessor gesteuert wird. Somit sind die Systemabschnitte selbst lediglich zum Zweck der Beschreibung gezeigt und werden in der Praxis durch Betriebsvorgänge des Mikroprozessors implementiert, und zwar in Verbindung mit Vorrichtungen wie A/D-Konvertern, D/A-Konvertern, Abtastschaltungen, etc., wo es notwendig ist.
Die Grundbetriebssequenz dieses Mikroprozessors ist in dem Flußdiagramm von Fig. 3(b) gezeigt, das aus der vorstehend gegebenen Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform leicht verständlich ist.
Somit wird mit der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Gruppenverzögerungscharakteristik, die als Daten von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt wird, bezüglich der Frequenz von dem Integratorabschnitt 303 integriert, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die als die Phasen/Frequenz-Charakteristik eines FIR-Filters eingestellt wird. Auf diese Weise kann eine Phasenkorrektur auf ein Eingangsaudiosignal, das durch den FIR-Filter 17 übertragen wird, um einem Audiosystem zugeführt zu werden, angewendet werden, um bei den Frequenzansprechcharakteristiken dieses Audiosystems (welches z.B. einen Lautsprecher, ein Mikrofon, Verstärker, etc. umfaßt) eine Kompensation der Effekte der Gruppenverzögerungscharakteristik von Komponenten in diesem System, wie beispielsweise einem Lautsprecher, durchzuführen.
Eine zweite Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf das Systemblockdiagramm von Fig. 4 beschrieben. Abschnitte entsprechend Abschnitten in der ersten Ausführungsform von Fig. 3 sind durch identische Bezugsziffern bezeichnet. Diese Ausführungsform ähnelt im wesentlichen der ersten Ausführungsform, wobei eine Gruppenverzögerungscharakteristik durch den Phasendateneingangsabschnitt 12 auf den Phasenberechnungsabschnitt 13 angewendet wird. Ein Problem, welches bei der ersten Ausführungsform entsteht, besteht darin, daß, da die Gruppenverzögerungscharakteristik, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt wird, eine willkürliche Charakteristik ist, der Durchschnittswert der Gruppenverzögerungscharakteristik ungleich Null ist und den Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik überlagert ist, die dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt werden. Dieser von Null verschiedene Durchschnittswert für die Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik ergibt eine Herabsetzung der Präzision, mit der eine Phasen/Frequenz-Charakteristik von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 berechnet werden kann. Bei der zweiten Ausführungsform jedoch werden die Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 zuerst einem Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 innerhalb des Phasenberechnungsabschnitts 13 zugeführt, welcher den Durchschnittswert einer Gruppenverzögerung über den gesamten Bereich der Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik berechnet und dann die Gruppenverzögerungscharakteristik in Form eines Satzes von Abweichungen von diesem Durchschnittswert erneut definiert. Die resultierende berichtigte Gruppenverzögerungscharakteristik wird dann bezüglich der Frequenz von dem Integratorabschnitt 303 integriert, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zugeführt wird. Der übrige Betrieb dieser Ausführungsform ist zu demjenigen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform identisch.
Auf diese Weise kann eine genauere Phasen/Frequenz-Charakteristik von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 der zweiten Ausführungsform gewonnen werden.
Fig. 5 ist ein Systemblockdiagramm einer dritten Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform von Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß Daten zur Gewinnung einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik eines FIR-Filters 17 von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 in Form von Daten zugeführt werden, welche die Resonanzcharakteristik einer elektrischen Schaltung repräsentieren. Es wird im folgenden angenommen, daß die Resonanzcharakteristik eines aktiven Tiefpaßfilters zweiter Ordnung benutzt wird. In Fig. 5 führt der Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 Daten zu, welche die Resonanzfrequenz des Tiefpaßfilters, bezeichnet als fc, und eine als δ bezeichnete Größe, welche den Grad der Spitzenschärfe bei Resonanz des Tiefpaßfilters darstellt, repräsentieren, wobei fc und δ jeweils durch die folgenden Gleichungen (3) und (4) definiert sind:
Dabei sind die Werte R&sub1;, R&sub2;, C&sub1; und C&sub2; Widerstands- und Kapazitätsparameter einer aktiven Tiefpaßfilterschaltung zweiter Ordnung, wie in Fig. 6(A) oder 6(B) dargestellt. In dem Filterbeispiel von Fig. 6(A) ist die aktive Vorrichtung ein Transistor, während sie in demjenigen von Fig. 6(B) einen Operationsverstärker darstellt. Die Charakteristiken der Phasen/Frequenz-Charakteristik und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eines solchen aktiven Tiefpaßfilters sind für verschiedene Werte von δ in Fig. 6(C) gezeigt. Die Werte C&sub1; und R&sub1; sind vorzugsweise fest vorbestimmt, so daß, wenn δ und fc repräsentierende Daten von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt werden, die Werte C&sub2; und R&sub2; von einem Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 des Phasenberechnungsabschnitts 13 aus den obigen Gleichungen (3) und (4) berechnet werden können. Der Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 gewinnt dann eine Phasen/Frequenz-Charakteristik gestützt auf die resultierenden Werte von C&sub1;, C&sub2;, R&sub1;, R&sub2; aus der folgenden Gleichung:
Pω = tan&supmin;¹ωC&sub2;(R&sub1; + R&sub2;)/(1-ω²C&sub1;C&sub2;R&sub1;C&sub2;) .....(5)
Dabei bezeichnet ω eine Winkelfrequenz, und Pω bezeichnet den Phasenwert, der für die Winkelfrequenz ω gewonnen wird.
Es ist wichtig festzustellen, daß die Amplituden/Frequenz-Charakteristik des in Fig. 6(C) gezeigten aktiven Tiefpaßfilters in keiner Weise mit der Amplituden/Frequenz-Charakteristik in Zusammenhang steht, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert wird. Die Resonanzdaten, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert werden, werden lediglich dazu benutzt, eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die für den FIR-Filter 17 festzulegen ist, während die Amplituden/Frequenz-Charakteristik des Filters durch Daten bestimmt ist, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert werden, wie für die vorherigen Ausführungsformen.
Die dritte Ausführungsform ist für den Fall beschrieben worden, in welchem die Phasen/Frequenz-Charakteristik als die durch die obige Gleichung (5) definierte Funktion gewonnen wird. Jedoch wäre es in gleicher Weise möglich, verschiedene andere Funktionen auf eine ähnliche Weise zu verwenden, solange eine derartige Funktion es ermöglicht, daß eine Phasen/Frequenz-Charakteristik eines Tiefpaßfilters berechnet wird.
Obwohl der Resonanztyp, der in der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform verwendet wird, derjenige eines Tiefpaßfilters ist, wäre es darüber hinaus in gleicher Weise möglich, die Phasen/Frequenz-Charakteristik aus Daten zu gewinnen, welche die Resonanzcharakteristik eines Hochpaßfilters oder eines Bandpaßfilters betreffen. Des weiteren könnten auch Daten verwendet werden, die näherungsweise die Resonanzcharakteristik einer Vorrichtung wie beispielsweise eines Lautsprechers repräsentieren.
Somit ermöglicht die vorstehend beschriebene dritte Ausführungsform, daß die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 auf eine Näherung der Phasen/Frequenz-Charakteristik eines Audiosystems oder einer Audiokomponente zu einem hohen Grad an Genauigkeit und auf eine einfache Weise eingestellt wird, da es lediglich notwendig ist, Daten einzugeben, die eine Resonanzfrequenz und den Grad der Schärfe der Resonanzspitze repräsentieren (wobei der Resonanztyp, d.h. Tiefpaßfilter, Hochpaßfilter oder Bandpaßfilter, vorbestimmt ist), um die erforderliche Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen.
Fig. 7(A) ist ein Systemblockdiagramm einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Phasen/Frequenz-Charakteristik gewonnen wird, indem Daten einer Resonanzcharakteristik verwendet werden, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert werden, wie in der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. In Fig. 7(A) umfaßt der Phasenberechnungsabschnitt 13 einen Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304, dem sich ein Differentiatorabschnitt 301 anschließt, der auf die von dem Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 erzeugte Phasen/Frequenz-Charakteristik einwirkt, indem eine Differentiation der Phase bezüglich der Frequenz ausgeführt wird. Die von dem Differentiatorabschnitt 301 erhaltenen Resultate werden einem Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 zugeführt, der Durchschnittstrendwerte der Phase aus diesen Resultaten gewinnt und die Durchschnittstrendwerte von den Resultaten subtrahiert, die von dem Differentiatorabschnitt 301 erzeugt werden. Die dadurch von dem Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 erhaltenen Resultate werden einem Integratorabschnitt 303 zugeführt, um bezüglich der Frequenz integriert zu werden und dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten.
Wenn die Phasen/Frequenz-Charakteristik, die gestützt auf die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 gelieferten Eingangsdaten gewonnen wird, eine große Variation bezüglich der Frequenz zeigt, dann kann dies aufgrund der obigen Konfiguration der vierten Ausführungsform von dem Differentiatorabschnitt 301, dem Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 und dem Integratorabschnitt 303 modifiziert werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die einen kleineren Variationsgrad bezüglich der Frequenz aufweist. Dies ist in Fig. 7(B) dargestellt, in der die durchgezogene Kurve ein Beispiel einer Phasen/Frequenz-Charakteristik ist, die von dem Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 des Phasenberechnungsabschnitts 13 aus Daten einer Resonanzcharakteristik gewonnen wird, welche von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert werden, und in der der Teil in gestrichelter Linie den Durchschnittstrend der Phasen/Frequenz-Charakteristik zeigt. Der Differentiatorabschnitt 301, der Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 und der Integratorabschnitt 303 sind in Kombination wirksam, um die Phasen/Frequenz-Charakteristik von Fig. 7(B) in diejenige von Fig. 7(C) zu konvertieren, in welcher der Durchschnittstrend im wesentlichen konstant bezüglich der Frequenz ist, so daß die Phasen/Frequenz-Charakteristik, die von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zugeführt wird, eine sanftere Variation bezüglich der Frequenz als die Phasen/Frequenz- Charakteristik zeigt, die von dem Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 gewonnen wird.
Fig. 8 ist ein Systemblockdiagramm einer fünften Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 als Daten zur Gewinnung einer Phasen/Frequenz- Charakteristik durch den Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt wird. Diese Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die zu unterscheiden ist von der Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben wird, wie vorstehend für die vorherigen Ausführungsformen beschrieben, ist diejenige einer Audiosystemkomponente wie beispielsweise eines Lautsprechers, eines Mikrofons oder eines Verstärkers, für die eine Phasenkompensation von dem FIR-Filter 17 auszuführen ist. In dieser Ausführungsform umfaßt der Phasenberechnungsabschnitt 13 einen Betriebsabschnitt 305 einer Hilbert-Transformation, welcher die Hilbert-Transformation der Amplituden/Frequenz-Charakteristik gewinnt, die von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert wird, um dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die einen minimalen Grad an Phasenverschiebung bezüglich dieser Amplituden/Frequenz-Charakteristik zeigt.
Da die Amplituden/Frequenz-Charakteristik einer Audiosystemkomponente wie beispielsweise eines Lautsprechers oft leicht erhältlich ist, d.h. als Teil der technischen Spezifizierungen der Komponente, ermöglicht diese Ausführungsform, daß das Phasenansprechen des FIR-Filters 17 sehr leicht modifiziert wird, um eine Kompensation der Effekte zu schaffen, die von einer spezifischen Komponente des Audiosystems (das z.B. ein Mikrofon, einen Verstärker, einen Lautsprecher, etc. enthält) erzeugt werden, die von dem Ausgangssignal von dem FIR-Filter 17 gesteuert wird. Das heißt, das Phasen/Frequenz-Ansprechen des Abschnitts 15 der inversen Fouriertransformation wird so modifiziert, daß bei dem Signal, das durch den Filter übertragen wird, Variationen der Phase mit der Frequenz, die von einer Komponente (oder Komponenten) des Audiosystems verursacht werden, kompensiert werden, und zwar gestützt auf die bekannte Amplituden/Frequenz-Charakteristik dieser Komponente (oder von Komponenten). Eine im wesentlichen flache Phasen/Frequenz-Charakteristik für das Gesamtsystem kann dadurch realisiert werden, während die Gesamt-Amplituden/Frequenz-Charakteristik durch die Eingangsdaten bestimmt werden kann, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert werden.
Fig. 9 ist ein Systemblockdiagramm einer sechsten Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der Erfindung. Wie für die vorstehend beschriebene fünfte Ausführungsform repräsentieren die Daten, die zur Gewinnung einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 17 verwendet werden, eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die einem Betriebsabschnitt 305 einer Hilbert-Transformation in dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt wird, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen. Jedoch unterscheidet sich diese Ausführungsform von der fünften Ausführungsform dadurch, daß der Phasenberechnungsabschnitt 13 ferner sowohl einen Differentiatorabschnitt 301, welcher die Phasen/Frequenz-Charakteristik empfängt, die von dem Betriebsabschnitt 305 der Hilbert- Transformation gewonnen wird, als auch einen Durchschnittswertbetriebsabschnitt 302 umfaßt, der die Resultate verarbeitet, die von dem Differentiatorabschnitt 301 erzeugt werden, wobei die dadurch erhaltenen Resultate einem Integratorabschnitt 303 zugeführt werden. Eine Phasen/Frequenz-Charakteristik wird dadurch von dem Integratorabschnitt 303 gewonnen, die eine sanftere Variation bezüglich der Frequenz als die Phasen/Frequenz-Charakteristik aufweist, die von dem Resonanz/Phasenkonversionsabschnitt 304 gewonnen wird, wie vorstehend für die vierte Ausführungsform beschrieben. Somit ermöglicht die sechste Ausführungsform, daß Eingangsdaten zur Verwendung bei der Gewinnung einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 17 auf die gleiche Weise wie für die fünfte Ausführungsform angewendet werden, d.h. in Form einer bekannten Amplituden/Frequenz-Charakteristik einer Komponente des Audiosystems, in welches der FIR-Filter 17 eingesetzt ist, während zusätzlich der Vorteil einer Modifizierung geschaffen wird, um eine sanfter variierende Phasen/Frequenz-Charakteristik zu schaffen, wie für die fünfte Ausführungsform beschrieben.
Somit umfassen die ersten bis sechsten Ausführungsformen der Erfindung jeweils einen digitalen Audioentzerrer, durch den verschiedene Typen einer Phasenkompensation ausgeführt werden können, indem die Phasen/Frequenz-Charakteristik eines FIR-Filters gemäß Daten modifiziert wird, die durch den Phasendateneingangsabschnitt 12 eingegeben werden.
Die Ausführungsformen, in denen Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik (z.B. eines Lautsprechers) verwendet werden, um die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters zu bestimmen, sind vorteilhaft, um bei einem Audiosystem die Effekte einer derartigen Gruppenverzögerungscharakteristik zu kompensieren.
Außerdem können die Ausführungsformen, in denen resonanzbezogene Daten verwendet werden, um die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters zu bestimmen, benutzt werden, um eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erzeugen, die genau die Phasen/Frequenz-Charakteristik eines Audiosystems nähert, und um zu ermöglichen, daß dies auf eine sehr einfache Weise durchgeführt wird.
Die Ausführungsformen, in denen eine bekannte Amplituden/Frequenz-Charakteristik (z.B. eines Lautsprechers) als Daten zur Gewinnung einer Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters angewendet wird, und zwar durch die Technik der Hilbert-Transformation, weisen den Vorteil auf, daß sie ermöglichen, daß eine Phasenkompensation eines Audiosystems mit einer minimalen Phasenverschiebung ausgeführt wird.
Fig. 10 ist ein Systemblockdiagramm einer siebten Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie die vorherigen Ausführungsformen weist diese einen Eingangsabschnitt 11 einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik zur Eingabe einer gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik, einen Phasendateneingangsabschnitt 12 zur Eingabe von Daten zur Verwendung bei der Gewinnung einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik und einen Phasenberechnungsabschnitt 13 zur Gewinnung dieser Phasen/Frequenz-Charakteristik, einen Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zur Erzeugung einer Transferfunktion gestützt auf die Phasen/Frequenz-Charakteristik und die Amplituden/Frequenz-Charakteristik, einen Abschnitt 15 einer inversen Fouriertransformation zur Gewinnung der inversen Fouriertransformation der Transferfunktion von dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14, um dadurch Werte von FIR-Filterkoeffizienten gemäß der Transferfunktion zu erhalten, und einen Koeffizienteneinstellabschnitt 16 auf, um diese Werte als FIR-Filterkoeffizienten einzustellen. Jedoch unterscheidet sich diese Ausführungsform von den vorherigen Ausführungsformen dadurch, daß eine Vielzahl von FIR-Filtern, bezeichnet als 17a, 17b, ....., 17n benutzt wird, um jeweils verschiedene Frequenzbänder eines Gesamtfrequenzbereiches zu handhaben.
Wie in den vorherigen Ausführungsformen umfaßt der Signaleingangsabschnitt 18 einen A/D-Konverter, wenn das daran angelegte, von den FIR-Filtern zu verarbeitende Eingangssignal ein analoges Signal ist, oder er kann eine digitale Konverterschaltung darstellen, wenn ein digitales Audiosignal als ein Eingang angelegt wird. Ein digitales Audiosignal wird somit von dem Signaleingangsabschnitt 18 erzeugt und den jeweiligen Eingängen eines Satzes von digitalen Bandpaßfiltern 24a, 24b 24n zugeführt, die jeweils verschiedene Durchlaßbänder, z.B. von 0 bis 400 Hz, von 400 bis 800 Hz, 800 bis 1600 Hz aufweisen, um den Audiofrequenzbereich (z.B. von 0 bis 20 kHz) abzudecken. Das gefilterte Ausgangssignal von jedem dieser digitalen Bandpaßfilter wird an einen entsprechenden Abschnitt eines Satzes von Abwärts-Abtastabschnitten 25a, 25b, ....., 25n angelegt. Jeder dieser Abwärts-Abtastabschnitte bewirkt ein "Ausdünnen" der Abtastrate des daran angelegten digitalen Audiosignals, d.h., um periodisch Abtastungen von diesem Signal zu beseitigen. Beispielsweise könnte ein derartiger Abwärts-Abtastabschnitt lediglich jede Sekunde eine der Abtastungen übertragen, die in dem daran angelegten Eingangssignal enthalten ist. Die resultierenden Signale, die von den Abwärts-Abtastabschnitten 25a bis 25n erzeugt werden, werden an jeweilige Filter der FIR-Filter 17a bis 17n angelegt und dorthindurch übertragen.
Der Zweck des Verarbeitens des an den Signaleingangsabschnitt 18 angelegten Eingangsaudiosignal in einer Vielzahl unterschiedlicher Frequenzbänder mit dieser Ausführungsform ist der folgende. Wie vorstehend beschrieben, ist ein digitaler FIR-Filter im allgemeinen als ein transversaler Filter konfiguriert, der eine Serie von Verzögerungsstufen aufweist. Jeweilige Abgriffe, die jeweils eine Verbindung mit einem Multiplizierer bilden, sind an den Eingang der ersten Verzögerungsstufe, den Ausgang von der letzten Verzögerungsstufe und jede Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Verzögerungsstufen gekoppelt. Die Ausgänge von den Multiplizierern werden summiert, um das Filterausgangssignal zu erhalten, und die Multiplikationsfaktoren werden jeweils durch die Filterkoeffizienten bestimmt. Die Verzögerung jeder Verzögerungsstufe ist so ausgeführt, daß sie gleich der Abtastperiode ist. Die Frequenzauflösung eines derartigen Filters ist als das Verhältnis der Abtastfrequenz fs zu der Anzahl von Abgriffen M definiert (wobei fs die Anzahl digitaler Abtastungen/Sekunde darstellt). Um eine ausreichend glatte Entzerrungscharakteristik durch einen derartigen Filter zu erhalten, ist es notwendig, die Frequenzauflösung ausreichend hoch für die niedrigste Frequenzregion des Frequenzbereiches auszuführen, in welchem die Entzerrung durchzuführen ist. Da bekanntlich die Abtastfrequenz wenigstens das Zweifache der höchsten Frequenzkomponente eines abgetasteten Signals betragen muß, ist die Auflösung, die mit einem herkömmlichen FIR-Filterentzerrer erreichbar ist, durch die Anzahl von Abgriffen bestimmt. Falls jedoch die Anzahl von Abgriffen erhöht wird, um eine verbesserte Auflösung zu erhalten, dann wird die Betriebsgeschwindigkeit des Filters reduziert, d.h. eine größere Anzahl von Multiplikationsvorgängen muß pro Zeiteinheit ausgeführt werden. Somit kann lediglich eine begrenzte Verbesserung in der Frequenzauflösung auf diese Weise mit einem praxisbezogenen, von einem Mikroprozessor gesteuerten digitalen Entzerrer erreicht werden.
Bei einem digitalen Entzerrer des Stands der Technik, der einen FIR-Filter benutzt, muß die für alle Frequenzkomponenten des ursprünglichen Signals benutzte Abtastrate wenigstens das Zweifache der höchsten Frequenz des Signalfrequenzbereiches betragen, und daher wird eine unnötig hohe Abtastrate für die niedrigen Frequenzkomponenten des ursprünglichen Signals benutzt. Die 7. Ausführungsform macht Gebrauch von dieser vorstehend dargelegten Tatsache, um einen digitalen Audioentzerrer zu schaffen, wodurch ein erhöhter Grad an Frequenzauflösung des FIR-Filters mit einer kleineren Anzahl von Abgriffen erreicht werden kann, als es mit einer herkömmlichen FIR-Filteranordnung möglich ist, so daß eine ausreichende Frequenz auflösung erreicht und dabei die Verzögerung bei der Verarbeitung eines Eingangssignals durch den Filter minimiert wird. Dies wird erzielt, indem das Ausgangssignal von dem Signaleingangsabschnitt 18 in eine Vielzahl von Frequenzbändern (vorzugsweise zwei Bänder, d.h. ein Band hoher Frequenz und ein Band niedriger Frequenz) durch jeweilige digitale Bandpaßfilter 24a bis 24n unterteilt wird. Die Ausgangssignale von diesen Bandpaßfiltern werden dann an jeweilige Abschnitte von Abwärts-Abtastabschnitten 25a bis 25n angelegt, in denen die Datenrate jedes Signals reduziert wird, und zwar durch einen "Ausdünn"-Vorgang, der einen bestimmten Anteil der Datenabtastungen beseitigt. Ein derartiges "Ausdünnen" von Daten könnte mit einem Faktor acht von dem Abwärts-Abtastabschnitt 25a für den FIR-Filter 17a ausgeführt werden, der das niedrigeste Frequenzband behandelt, so daß die Anzahl von Datenabtastungen pro Zeiteinheit, die dem FIR-Filter 17a zugeführt werden, d.h. die effektive Abtastfrequenz, 1/8 von derjenigen des von dem Signaleingangsabschnitt 18 erzeugten Signals beträgt. Eine ähnliche "Ausdünnung" von Daten wird durch die anderen Abwärts-Abtastabschnitte 25b bis 25n ausgeführt, wobei ein minimaler Grad an "Ausdünnung" von dem Abwärts-Abtastabschnitt 25n ausgeführt wird, der das höchste Frequenzband des Eingangssignals behandelt. Beispielsweise könnte der Abwärts-Abtastabschnitt 25n ein "Ausdünnen" von Daten ausführen, indem jede andere Datenabtastung in dem Ausgangssignal vom Bandpaßfilter 24n weggelassen wird.
Wie für die vorherigen Ausführungsformen beschrieben, kann der Phasendateneingangsabschnitt 12 Daten eingeben, die eine Gruppenverzögerungscharakteristik (z.B. eines Lautsprechers) repräsentieren, welche bezüglich der Frequenz in dem Phasenberechnungsabschnitt 13 integriert wird, um dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die zusammen mit der gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik von dem Eingangsabschnitt 11 einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik an den Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 angelegt wird. Alternativ kann der Phasendateneingangsabschnitt 12 resonanzbezogene Daten eingeben, wodurch eine gewünschte Phasen/Frequenz-Charakteristik von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 berechnet werden kann, oder Daten, die eine bekannte Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, können von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert und einer Hilbert-Transformation in dem Phasenberechnungsabschnitt 13 unterworfen werden, um dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die einen minimalen Grad an Phasenverschiebung für diese besondere Amplituden/Frequenz-Charakteristik zeigt.
Jedoch wirkt in dieser Ausführungsform der Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 auf die Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik ein, die von dem Eingangsabschnitt 11 einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 geliefert werden, um eine Vielzahl von jeweils verschiedenen Transferfunktionen zu gewinnen. Diese werden so berechnet, daß jede Transferfunktion eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik und eine Phasen/Frequenz-Charakteristik von einer Frequenz von Null bis zu einem spezifischen Frequenzwert realisiert, z.B. von einer Frequenz von null bis 400 Hz, von einer Frequenz von Null bis 800 Hz, von einer Frequenz von Null bis 1600 Hz, und so weiter, die als die jeweiligen Transferfunktionen der FIR-Filter 17a, 17b, ...., etc. festzulegen sind. Der Abschnitt 15 einer inversen Fouriertransformation wirkt auf diese Transferfunktionen ein, um entsprechende Sätze von Filterkoeffizientenwerten für die FIR-Filter 17a bis 17n zu erzeugen, und diese jeweiligen Sätze von Filterkoeffizienten werden für die FIR-Filter durch Steuerungssignale festgelegt, die von dem Koeffizienteneinstellabschnitt 16 erzeugt werden.
Die Ausgangssignale von den FIR-Filtern 17a bis 17n werden jeweiligen Signalausgangsabschnitten 19a bis 19n zugeführt, von denen jeder beispielsweise einen D/A-Konverter umfassen kann, und dadurch werden Ausgangssignale für jedes der Frequenzbänder erhalten, die durch Bandpaßfilter 24a bis 24n ausgewählt sind. Wenn beispielsweise drei FIR-Filter benutzt werden, d.h. Drei- Kanal-Verarbeitung, dann könnten die Ausgangssignale von jedem Signalausgangsabschnitt jeweiligen geeigneten Verstärker- und Lautsprechersystemen für jeden Frequenzbereich zugeführt werden, der durch die Bandpaßfilter ausgewählt ist, d.h. Systemen für einen niedrigen, mittleren und hohen Frequenzbereich.
Somit werden die Abtastfrequenzen der Eingangssignale, die an jeweilige Filter der FIR-Filter 17a, 17b, .... angelegt werden, gemäß der höchsten Frequenzkomponente des Eingangsaudiosignals bestimmt, die von dem Filter zu behandeln ist, und jeder FIR-Filter behandelt ein begrenztes Band von Frequenzkomponenten des Eingangssignals. Somit kann die Frequenzauflösung jedes FIR-Filters erhöht und dabei eine hohe Betriebsgeschwindigkeit (d.h. eine niedrige Verzögerung bei dem Signaltransfer durch den Filter) aufrechterhalten werden im Vergleich zu einem einzelnen FIR-Filter, der für den gesamten Frequenzbereich verwendet wird.
Fig. 11 ist ein Systemblockdiagramm einer achten Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese ähnelt der vorstehend beschriebenen 7. Ausführungsform. Jedoch werden, wie in Fig. 11 gezeigt, die jeweils ausgegebenen Signale, die von den FIR-Filtern 17a bis 17n erzeugt werden, durch entsprechende Abschnitte eines Satzes von Aufwärts-Abtastabschnitten 26a bis 26n übertragen, in denen eine Interpolation von Datenabtastungen ausgeführt wird, um die Datenabtastrate des Ausgangssignals von jedem Aufwärts-Abtastabschnitt auf diejenige des Eingangssignals zu erhöhen, das an den entsprechenden Abschnitt der Abwärts-Abtastabschnitte 25a bis 25n angelegt wurde. Die wiederhergestellten Signale, die auf diese Weise von den Aufwärts-Abtastabschnitten 26a bis 26d erzeugt werden, werden dann von einem Addierer 27 kombiniert, um ein digitales Ausgangsaudiosignal zu erzeugen, welches die gleiche Datenabtastrate wie das digitale Signal aufweist, das von dem Signaleingangsabschnitt 18 geliefert wird.
Die 8. Ausführungsform, ebenso wie die zuvor beschriebene 7. Ausführungsform, schafft den Vorteil einer hohen FIR-Filter-Frequenzauflösung und einer schnellen Verarbeitung des Eingangsaudiosignals, d.h. sie gewährleistet eine minimale Verzögerung bei der Übertragung dieses Signals zwischen dem Signaleingangsabschnitt 18 und dem Signalausgangsabschnitt 19. Da die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik der jeweiligen FIR-Filter 17a bis 17n unabhängig für jeden der Filter eingestellt werden können, kann zusätzlich wie bei der vorherigen Ausführungsform eine genaue Phasen- und Amplitudenkompensation des Eingangsaudiosignals realisiert werden.
Fig. 12 ist ein Systemblockdiagramm einer 9. Ausführungsform einer digitalen Entzerrervorrichtung gemäß der Erfindung, die eine Mehrkanal-FIR-Filter-Verarbeitung benutzt und eine der vorstehend beschriebenen 7. Ausführungsform im Grunde ähnliche Konfiguration aufweist. Jedoch werden in der 9. Ausführungsform Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik (z.B. eines Lautsprechers) von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 zur Gewinnung von Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik geliefert, und diese Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik werden in jeweilige Frequenzbänder entsprechend den Durchlaßbändern der Bandpaßfilter 24a bis 24n von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 unterteilt, und jeweilige Phasen/Frequenz-Charakteristiken werden für diese Frequenzbänder gewonnen. Ein Phasenkompensationsabschnitt 50 empfängt die Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik, die auf diese Weise von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 gewonnen werden, und bewirkt die Festlegung eines identischen Phasenwertes für jede von jeweiligen Schutzbandfrequenzen, die zwischen benachbarten Bändern der Frequenzbänder existieren, die den jeweiligen Phasen/Frequenz-Charakteristiken von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 entsprechen.
Der kompensierte Satz von Phasen/Frequenz-Charakteristiken, der auf diese Weise erhalten wird, wird dann dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zusammen mit der gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik zugeführt, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert wird, wodurch der Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 eine Vielzahl von Transferfunktionen gewinnt, die jeweils auf der Vielzahl von Phasen/Frequenz-Charakteristiken und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik basieren. Der übrige Betrieb dieser Ausführungsform ist zu dem Betrieb der 7. Ausführungsform identisch.
Wenn Audiosignale von einem Lautsprecher innerhalb eines Schallfeldes erzeugt werden, das beispielsweise durch einen umschlossenen Raum gebildet wird, dann wird der Schall, der tatsächlich von einem Hörer innerhalb dieses Schallfeldes gehört wird, sogar dann von den akustischen Eigenschaften des Schallfeldes beeinflußt, wenn flache Frequenzansprechcharakteristiken für das Audiosystem erzielt worden sind, das von dem Lautsprecher und Verstärkern etc. gebildet wird, die den Lautsprecher steuern. Das heißt, die effektive Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik des Audiosystems bezüglich der Hörposition wird in einem bestimmten Ausmaß von der Konfiguration des Raumes, der Konzerthalle, etc. beeinflußt, in welchem oder in welcher Schall von diesem Audiosystem erzeugt wird. Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein digitaler Audioentzerrer geschaffen, durch den die Amplituden/Frequenz- Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik eines Audiosignals wechselseitig unabhängig auf gewünschte Formen eingestellt werden können. Jedoch wird, wie vorstehend beschrieben, der Grad einer Frequenzansprechsteuerung, die tatsächlich erzielt wird, wenn das Ausgangsaudiosignal von dem digitalen Audioentzerrer angewendet wird, um einen Lautsprecher zu steuern, von dem Schallfeld beeinflußt, in welchem der Lautsprecher angeordnet ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben, durch welche eine automatische Kompensation der akustischen Charakteristiken eines derartigen Schallfeldes erreicht werden können.
In Fig. 13 ist zunächst eine 10. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die einen digitalen Audioentzerrer zur Implementierung einer automatischen Kompensation von akustischen Schallfeldcharakteristiken wie vorstehend umrissen darstellt. Abschnitte, die denjenigen der vorherigen Ausführungsformen entsprechen, sind durch identische Bezugsziffern bezeichnet. Wie in den vorherigen Ausführungsformen werden Daten, die eine gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, von einem Eingangsabschnitt 11 einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben, wobei die Daten zur Verwendung bei der Gewinnung einer Phasen/Frequenz-Charakteristik (wie beispielsweise Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik) von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zugeführt werden, der die erforderliche Phasen/Frequenz-Charakteristik berechnet. Jedoch werden die Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik an einen Eingang eines Berechnungsabschnitts 30 einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik angelegt, während die Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 an einen Eingang eines Berechnungsabschnitts 29 einer Phasen/Frequenz-Charakteristik angelegt werden. Ein Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 bewirkt eine Analyse einer Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und einer Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik eines Eingangssignals, das durch den Signaleingangsabschnitt 18 zugeführt wird, und zwar wenn das Eingangssignal durch Erzeugung eines Impulsrauschens großer Amplitude innerhalb eines Schallfeldes erhalten wird, dessen akustische Charakteristiken analysiert werden sollen, wie nachstehend beschrieben. Eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik, die von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 erhalten wird, wird dem anderen Eingang des Berechnungsabschnitts 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik zugeführt, während eine erhaltene Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik dem anderen Eingang des Berechnungsabschnitts 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik zugeführt wird. Der Berechnungsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik addiert die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik geliefert wird, zu der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik (oder subtrahiert die Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik von der gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik, wobei entweder die Addition oder die Subtraktion wie erforderlich benutzt wird, um eine Kompensation von akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes wie nachstehend beschrieben zu erzielen), um dadurch eine kompensierte Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, die dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zugeführt wird. Der Berechnungsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik addiert auf ähnliche Weise die Phasen/Frequenz-Charakteristik von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 zu der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik (oder subtrahiert die eine von der anderen), um eine kompensierte Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 zugeführt wird. Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 17 werden dadurch durch von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation gewonnen und von dem Koeffizienteneinstellabschnitt 16 auf den FIR-Filter 17 angewendet.
Ziffer 25 bezeichnet einen Eingangsschalter, der in eine normale Position A, in der ein analoges Audiosignal dem Signaleingangsabschnitt 18 (der in dieser Ausführungsform ein A/D-Konverter ist) zugeführt wird, und eine Meßposition B gestellt werden kann, in der ein Meßsignal, das von einem innerhalb eines Schallfeldes 24 positionierten Mikrofon 23 erzeugt wird, dem Signaleingangsabschnitt 18 zugeführt wird, um in ein abgetastetes digitales Signal konvertiert zu werden. Das Meßsignal wird erzeugt, indem ein Impulsschall großer Amplitude innerhalb des Schallfeldes 24 erzeugt wird, beispielsweise durch Abfeuern einer Platzpatronenpistole. Der Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 kann verschiedene Verfahren zur Analyse der Frequenzcharakteristiken des Meßsignals einsetzen, beispielsweise durch Verwenden einer Vielzahl von Bandpaßfiltern mit unterschiedlichen Zentrumsfrequenzen, Verwenden einer Schaltung, welche die Fouriertransformation der Meßsignalwellenform gewinnt, Verwenden von Phasenkomparatoren und Amplitudenmeßschaltungen, etc.. Der Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 analysiert zuerst das Meßsignal, um die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik dieses Signals zu erhalten. Dann wird die Gesamtamplitude des Meßsignals gewonnen und die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik als ein Satz von Werten erhalten, von denen jeder die Differenz zwischen der Amplitude des Meßsignals bei einer spezischen Frequenz und der Gesamtamplitude dieses Signals darstellt. Wenn beispielsweise festgestellt wird, daß die Gesamtamplitude des Meßsignals 75 dB beträgt (d.h. wie ohne Durchführung einer Frequenzanalyse gemessen) und die Frequenzkomponenten des Signals Amplituden von 65 dB bei 400 Hz, 68 dB bei 800 Hz, und so weiter aufweisen, dann umfaßt die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik den Satz von Werten (75 - 65) dB bei 400 Hz, (75 - 68) dB bei 800 Hz und so weiter. Wenn die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik auf diese Weise gewonnen worden ist, wird sie einer Glättung unterworfen, wie in Fig. 14 gezeigt, um rasche Variationen in der Amplitude bezüglich der Frequenz zu beseitigen.
Die resultierende Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik wird zu der gewünschten Amplituden/Frequenz- Charakteristik in dem Berechnungsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik addiert, und das Resultat wird zu dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 übertragen.
Im Fall der Phasen/Frequenz-Charakteristik des Meßsignals analysiert der Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 zuerst das Meßsignal, um diese Phasen/Frequenz-Charakteristik zu erhalten, und gewinnt dann eine lineare Phasen/Frequenz-Charakteristik, die den Durchschnittstrend der Phasen/Frequenz-Charakteristik repräsentiert. Dies ist in Fig. 15(A) gezeigt, in welcher der Teil in gestrichelter Linie den Durchschnittstrend darstellt, der aus der Phasen/Frequenz-Charakteristik des Meßsignals gewonnen wird. Der Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 bewirkt dann eine Konvertierung der Phasen/Frequenz-Charakteristik des Meßsignals in eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik mit einem Durchschnittstrend, der bezüglich der Frequenz konstant ist, wie in Fig. 15(B) gezeigt. Zusätzlich wird eine Glättung rascher Variationen in der resultierenden Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik ausgeführt, wie für die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik wie vorstehend beschrieben, und die resultierende Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik wird auf den Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 angewendet. Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Glättung der Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik darin resultiert, daß eine erhöhte Kompensationsgenauigkeit erreicht wird.
Wenn nun beispielsweise die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik, die jeweils von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben und von dem Phasenberechnungsabschnitt 13 gewonnen werden, wie in Fig. 15(C) gezeigt beschaffen sind, dann werden Daten, welche die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, die jeweils als durchgezogene Kurven in Fig. 15(D) gezeigt sind, jeweils von dem Berechnungsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und dem Berechnungsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik erzeugt (wobei die eingegebene Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik als gestrichelte Kurven gezeigt sind). Diese Daten können also angewendet werden, und zwar unter Verwendung des Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14, des Abschnitts 15 der inversen Fouriertransformation und des Koeffizienteneinstellabschnitt 16 wie für die vorherigen Ausführungsformen beschrieben, um die Filterkoeffizienten des FIR-Filters 17 so einzustellen, daß die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 die Welligkeiten der Amplituden- und Phasen/Frequenz-Charakteristiken des Schallfeldes 24 kompensieren, d.h. um die Effekte nach der Schallwiedergabe der akustischen Charakteristiken dieses Schallfeldes zu kompensieren.
Nach Vervollständigung der Gewinnung und Einstellung der Koeffizienten des FIR-Filters 17 wie vorstehend beschrieben, wird der Eingangsschalter 25 in seine "A"-Position gestellt, um ein Eingangsaudiosignal an den Signaleingangsabschnitt 18 zum Transfer in eine digitale Signalform durch den FIR-Filter 17 und von dem Signalausgangsabschnitt 19 zu einem externen Audiosystem anzulegen, z.B. zu einem Verstärker, der einen Lautsprecher steuert, welcher innerhalb des Schallfeldes 24 angeordnet ist. Eine automatische Kompensation der akustischen Charakteristiken eines Raumes oder einer Halle kann dadurch angewendet werden, in welchem oder in welcher das Ausgangsaudiosignal von dem digitalen Audioentzerrer von einem Lautsprecher wiedergegeben wird, d.h., um zu gewährleisten, daß die Frequenzcharakteristiken des Audioausgangs von dem Lautsprecher von einem Hörer als im wesentlichen unbeeinflußt von den akustischen Charakteristiken dieses Raumes oder dieser Halle wahrgenommen werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine Kompensation der akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes auf sowohl die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben wird, als auch die Phasen/Frequenz-Charakteristik angewendet, die aus den eingegebenen Daten von dem Phasendateneingangsabschnitt 12 gewonnen wird. Jedoch wäre es in gleicher Weise möglich, eine derartige Kompensation auf lediglich die Amplituden/Frequenz-Charakteristik oder auf lediglich die Phasen/Frequenz-Charakteristik anzuwenden.
Außerdem ist in der vor stehend beschriebenen Ausführungsform das Mikrofon 23 als selektiv mit dem Signaleingangsabschnitt 18 mittels eines Eingangsschalters 25 verbindbar beschrieben. Jedoch wäre es natürlich in gleicher Weise möglich, einfach eine Fassung vorzusehen, die an den Einang des Signaleingangsabschnitts 18 gekoppelt ist, um selektiv Stecker mit Verbindungsleitungen zur Koppelung des Signaleingangsabschnitts 18 an entweder das Mikrofon 23 oder an eine Eingangsaudiosignalquelle einzusetzen. Es ist somit nicht notwendig, daß permanent ein Mikrofon 23 mit dem digitalen Audioentzerrer dieser Ausführungsform verbunden ist.
Fig. 16(A) ist ein Systemblockdiagramm einer 11. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen digitalen Audioentzerrer darstellt, der mit Mitteln zur automatischen Kompensation der akustischen Charakteristiken eines Schallfeldes durch Modifizierung der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und der Phasen/Frequenz-Charakteristik eine FIR-Filters auf eine Weise ähnlich derjenigen der vorstehend beschriebenen 10. Ausführungsform versehen ist. Abschnitte in Fig. 16, die Abschnitten in Fig. 13 entsprechen, sind durch identische Bezugsziffern bezeichnet. Die 11. Ausführungsform unterscheidet sich von der 10. Ausführungsform dadurch, daß ein Impulsrauschen innerhalb des Schallfeldes mittels eines Lautsprechers erzeugt wird, der von einem Impulssignal gesteuert wird, das von dem Signalausgangsabschnitt 19 durch einen Verstärker zu dem Lautsprecher übertragen wird. Wie in Fig. 16 gezeigt, umfaßt die Ausführungsform einen Testsignalerzeugungsabschnitt 31, der betätigt werden kann, um ein Testsignal wie beipspielsweise ein Impulssignal zu erzeugen, und zwar in digitaler Signalform. Ein Auswahlschalter 191 ist vorgesehen, um selektiv entweder dieses Impulssignal oder das Ausgangssignal von dem Signaleingangsabschnitt 18 an den Eingang des FIR-Filters anzulegen. Ein Mikrofon 23 zur Erzeugung eines Meßsignals oder ein normales Audiosignal kann zur Eingabe in den Signaleingangsabschnitt 18 mittels des Eingangsschalters 25 ausgewählt werden, wie in der vorherigen Ausführungsform. Während sowohl des Meßbetriebs (zur Analyse der Frequenzcharakteristiken des Schallfeldes 24) als auch während des normalen Audiosignalwiedergabebetriebs ist ein Audioverstärker 20 so gekoppelt, daß das Ausgangssignal, das von dem Signalausgangsabschnitt 19 erzeugt wird, empfangen wird, um einen Lautsprecher 22 zu steuern, der innerhalb des Schallfeldes 24 zusammen mit dem Mikrofon 23 angeordnet ist.
Wie bei den vorherigen Ausführungsformen arbeitet diese Ausführungsform vorzugsweise unter der Steuerung eines programmierten Mikroprozessors mit einer Betriebssequenz der in Fig. 16(B) gezeigten Form. Der Betrieb dieser Ausführungsform ist nach den Fig. 16(A) und 16(B) wie folgt. Zuerst werden die Filterkoeffizienten des FIR-Filters 17 so eingestellt, daß eine flache Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 17 sichergestellt ist, und die Schalter 191 und 25 werden zur Verbindung des Ausgangssignals von dem Impulssignalerzeugungsabschnitt 31 mit dem Eingang des FIR-Filters 17 und zur Verbindung des Ausgangssignals von dem Mikrofon 23 mit dem Eingang des Signaleingangsabschnitts 18 gestellt (der wie in der vorherigen Ausführungsform ein A/D-Konverter ist). Der Testsignalerzeugungsabschnitt 31 wird dann so betrieben, daß er einen einzelnen Impuls oder ein Burstsignal erzeugt, und ein resultierendes akustisches Testsignal wird von dem Lautsprecher 22 abgegeben und von dem Mikrofon 23 empfangen. Das Mikrofon 23 erzeugt dadurch ein Meßsignal, wie bei der vorherigen Ausführungsform, welches analysiert wird, und die Analyseresultate werden verwendet (in Kombination mit den Eingangsdaten von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und dem Phasendateneingangsabschnitt 12), um geeignete Werte von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 17 zu bestimmen. Nach Vervollständigung der Gewinnung dieser Filterkoeffizientenwerte werden diese als Filterkoeffizienten des FIR-Filters 17 von dem Koeffizienteneinstellabschnitt 16 eingestellt. Die Schalter 191 und 25 werden dann in jeweilige Positionen umgeschaltet, wodurch ein Audioeingangssignal dem Signaleingangsabschnitt 18 zugeführt und dadurch durch den FIR-Filter 17 übertragen wird, um verstärkt und von dem Lautsprecher 22 wiedergegeben zu werden.
Die Ausführungsform von Fig. 16 schafft gegenüber der vorstehend beschriebenen 10. Ausführungsform den Vorteil, daß das Niveau eines akustischen Testsignals, das innerhalb des Schallfeldes 24 erzeugt wird, leicht gesteuert werden kann. Es hat sich herausgestellt, daß dadurch ermöglicht wird, eine größere Kompensationsgenauigkeit zu erreichen. Da das Meßsignal, das von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 analysiert wird, in dieser Ausführungsform durch Steuern des Lautsprechers 22 durch den Verstärker 20 erzeugt wurde, schaffen des weiteren die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik, die für den FIR-Filter 17 bestimmt werden, eine automatische Kompensation von Welligkeiten oder Schwingungen in den Frequenzansprechcharakteristiken des Verstärkers 20 und Lautsprechers 22, und zwar zusätzlich zur Kompensation der akustischen Ansprechcharakteristiken des Schallfeldes 24. Auf diese Weise können die Gesamtfrequenzansprechcharakteristiken eines derartigen Audiosystems, wie von einem Hörer innerhalb des Schallfeldes 24 wahrgenommen, automatisch im wesentlichen flach ausgeführt oder auf gewünschte Formen eingestellt werden, indem die Daten, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und dem Phasendateneingangsabschnitt 12 geliefert werden, variiert werden.
Obwohl die 11. Ausführungsform vorstehend für den Fall beschrieben worden ist, in dem das Testsignal von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 durch den FIR-Filter 17 übertragen wird, um über den Verstärker 20 dem Lautsprecher 22 zugeführt zu werden, wäre es in gleicher Weise möglich, dieses Testsignal direkt dem Signalausgangsabschnitt 19 zum Transfer durch den Verstärker zu dem Lautsprecher zuzuführen.
Die vorstehend beschriebenen 10. und 11. Ausführungsformen der Erfindung können in manchen Fällen nachteilig sein, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das Testsignal und daher das Meßsignal, das zur Analyse der Frequenzcharakteristiken des Schallfeldes verwendet wird, von sehr kurzer Dauer sind. Somit steht lediglich eine begrenzte Zeitspanne für den Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 zur Verfügung, um das Meßsignal zu analysieren und eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik wie vorstehend beschrieben zu gewinnen.
Fig. 17 ist ein Systemblockdiagramm einer 12. Ausführungsform der Erfindung, die einen digitalen Audioentzerrer darstellt, der im Grunde der 10. Ausführungsform von Fig. 13 ähnelt, jedoch mit einem Speicherabschnitt 32 versehen ist, der benutzt wird, um sukzessive einen Satz konvertierter digitaler Abtastungen zu speichern, die von dem Signaleingangsabschnitt 18 erzeugt werden und das Meßsignal repräsentieren. Auf die gespeicherten Daten in dem Speicherabschnitt 32 kann dann von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 während eines beträchtlich langen Zeitintervalls eingewirkt werden, um genau die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und die Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die dem Berechnungsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und dem Berechnungsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik zuzuführen sind, wie für die 10. Ausführungsform beschrieben. Eine größere Genauigkeit der Kompensation der akustischen Charakteristiken des Schallfeldes 24 kann dadurch erreicht werden.
Es wäre natürlich in gleicher Weise möglich, einen derartigen Speicherabschnitt auf die vorstehend beschriebene 11. Ausführungsform anzuwenden.
Bei der vorstehend beschriebenen 12. Ausführungsform der Erfindung ist der Zeitpunkt, an dem der Speicherabschnitt 32 damit beginnt, sukzessive digitale Abtastungen von dem Signaleingangsabschnitt 18 zu speichern, nicht bezüglich des Meßsignals definiert. Das heißt, es ist notwendig, diesen Speicherungsbetrieb des Speichers zum Speichern sukzessiver Abtastungen des Eingangssignals zu beginnen, dann eine Erzeugung des Impulsrauschens in dem Schallfeld 24 zu initiieren und dadurch ein Meßsignal zu erzeugen. Falls dies durchgeführt wird, dann werden jedoch möglicherweise unnötige Daten in dem Speicherabschnitt 32 vor dem Zeitpunkt gespeichert, an welchem das Meßsignal tatsächlich beginnt. Somit wäre eine unnötig hohe Speicherkapazität für den Speicherabschnitt 32 erforderlich. Fig. 18 ist ein Systemblockdiagramm einer 13. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine digitale Entzerrervorrichtung darstellt, deren Ziel es ist, dieses Problem zu überwinden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der 12. Ausführungsform dadurch, daß sie ferner einen Entscheidungsabschnitt 33 umfaßt, der so gekoppelt ist, daß er das Ausgangssignal von dem Signaleingangsabschnitt 18 empfängt und den Zeitpunkt ermittelt, an dem die Amplitude dieses Signals ein vorbestimmtes Niveau erreicht, welches anzeigt, daß ein Meßsignal begonnen hat. Dieser Betrieb ist in Fig. 19(A) und 19(B) gezeigt. Wenn das in Fig. 19(A) gezeigte Entscheidungsniveau erreicht ist, wird dieses von dem Entscheidungsabschnitt 33 nachgewiesen, der dadurch einen Steuerungspuls erzeugt, wie in Fig. 19(B) gezeigt. Dieser Steuerungspuls wird angewendet, um die Speicherung sukzessiver Abtastungen des Eingangssignals in dem Speicherabschnitt 32 während eines festen Zeitintervalls zu initiieren.
Diese Ausführungsform ermöglicht also, daß eine Speicherung unnötiger Daten in dem Speicherabschnitt 32 vermieden wird, d.h. Daten, die andernfalls beispielsweise während eines anfänglichen "stillen Intervalls", welches keine nützlichen Daten enthält, wie in Fig. 19(A) gezeigt, gespeichert würden. Die Speicherkapazität, die für den Speicherabschnitt 32 erforderlich ist, kann im Vergleich zu der Ausführungsform von Fig. 17 dadurch reduziert werden.
Fig. 20 zeigt ein Systemblockdiagramm einer 14. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine digitale Entzerrervorrichtung darstelt, die im Grunde der 13. Ausführungsform ähnelt, deren Ziel es jedoch ist, eine höhere Genauigkeit bei der Analyse einer akustischen Schallfeldansprechcharakteristik sicherzustellen. Dies wird dadurch erzielt, daß ein Impulsrauschen innerhalb eines Schallfeldes mehrmals nacheinander erzeugt wird und wechselseitig die jeweiligen Meßsignalwellenformen überlagert werden, die dadurch sukzessive erzeugt werden.
Diese Überlagerung wird mittels eines synchronisierten Additionsabschnitts 201 ausgeführt, der einen Teil des Speicherabschnitts 32 dieser Ausführungsform bildet und wie nachstehend beschrieben wirksam ist in Verbindung mit dem Entscheidungsabschnitt 33, der nachstehend für die 13. Ausführungsform beschrieben wird. In Fig. 21(A) ist die Wellenform eines einzelnen Meßsignals (d.h. welches aus der Erzeugung eines einzelnen Impulsrauschen innerhalb des Schallfeldes 24 resultiert) gezeigt. Eine derartige Wellenform umfaßt verschiedene überlagerte Rauschkomponenten, welche die Genauigkeit reduzieren, die bei der Analyse der Frequenzcharakteristik des Meßsignals durch den Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 erreicht werden kann. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform der Prozeß wiederholt, nachdem ein erstes Meßsignal erzeugt wurde, in sukzessive digitale Abtastungen von dem Signaleingangsabschnitt 18 konvertiert wurde und diese Abtastungen sukzessive in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert wurden (beginnend an dem Zeitpunkt, der von dem Entscheidungsabschnitt 33 wie vorstehend beschrieben bestimmt wird). Das heißt, ein zweites Rauschsignal wird erzeugt. In diesem Fall jedoch, da jede Abtastung des Eingangsignals von dem Signaleingangsabschnitt 18 erzeugt wird, wird die entsprechende Abtastung des vorherigen Meßsignals (d.h. entsprechend bezüglich der Zeitsequenz, in der die Abtastungen gespeichert sind) von dem Speicherabschnitt 32 durch den synchronisierten Additionsabschnitt 201 ausgelesen, zu der neu erhaltenen Abtastung addiert, und der Summenwert wird von dem synchronisierten Additionsabschnitt 201 in dem Speicherabschnitt 32 an der Speicherstelle gespeichert, aus welcher das Auslesen durchgeführt wurde.
Nach Vervollständigung dieses Prozesses repräsentieren die Daten, die nun in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert sind, eine Meßsignalwellenform beispielsweise wie in Fig. 21(B) gezeigt, in welcher ein Großteil der Rauschkomponenten entfernt worden ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß es keine Korrelation zwischen den Rauschkomponenten gibt, die in den zwei sequentiell erzeugten Wellenformen in Erscheinung tritt. Wenn diese Prozedur dann noch mehrmals wiederholt wird, dann bleibt eine Meßsignalwellenform in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert, die im wesentlichen vollständig frei von Rauschkomponenten ist, wie in Fig. 21(C) gezeigt. Eine signifikante Verbesserung kann dadurch in der Genauigkeit der Analyse der akustischen Charakteristik des Schallfeldes 24 erreicht werden.
Bei der vorstehend beschriebenen 14. Ausführungsform wird, da der Zeitpunkt, an dem das Schwellenniveau des Entscheidungsabschnitts erreicht wird, von Fluktuationen in dem Meßsignal, die durch Rauschen, etc. verursacht werden, beeinflußt wird, eine ideale Überlagerung sukzessiver Wellenformen des Meßsignals nicht erreicht, d.h. ein präzise synchronisierter Additionsbetrieb wird nicht erzielt. Fig. 22 ist ein Systemblockdiagramm einer 15. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine digitale Entzerrervorrichtung darstellt, die im Grunde der vorstehend beschriebenen 14. Ausführungsform ähnelt, bei der jedoch ein Impulsrauschen in dem Schallfeld 24 durch Steuern eines Lautsprechers erzeugt wird, und welche Mittel zur Überwindung des Problems der Synchronisation des Additionsbetriebs wie vorstehend beschrieben umfaßt. Wie bei der Ausführungsform von Fig. 16 ist ein Testsignalerzeugungsabschnitt 31 zur Erzeugung eines aus sukzessiven Impulsen bestehenden Testsignals betreibbar, das von einem Schalter 191 durch den FIR-Filter 17 und den Signalausgangsabschnitt 19 übertragen werden kann, um ein externes Audiosystem zu steuern. Dieses System umfaßt einen Verstärker 20 zum Steuern eines Lautsprechers 22, der in dem Schallfeld 24 angeordnet ist. Wenn die Vorrichtung in einen Meßbetriebsmodus gesetzt wird, d.h. wobei das Testsignal von dem Schalter 191 an den FIR-Filtereingang und daher so angelegt wird, daß es den Lautsprecher steuert, dann werden akustische Impulssignale innerhalb des Schallfeldes 24 erzeugt. Ziffer 34 bezeichnet einen Abschnitt zur Messung einer verstrichenen Zeit, der die Zeitsteuerung der Initiierung sequentieller Additionsvorgänge durch den synchronisierten Additionsabschnitt 201 während jedes Auftretens des Meßsignals wie vorstehend beschrieben steuert. Wenn ein erstes Impulssignal von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 erzeugt wird, dann wird dieses Signal auch an den Abschnitt 34 zur Messung einer verstrichenen Zeit angelegt, um eine Messung einer verstrichenen Zeit zu initiieren. Diese Zeitmessung wird angehalten, wenn nachgewiesen wird, daß das Meßsignal die Schwelle des Entscheidungsabschnitts 33 überschritten hat, und zwar durch ein Steuerungssignal, das von dem Entscheidungsabschnitt 33 an den Abschnitt 34 zur Messung einer verstrichenen Zeit angelegt wird, d.h. zu einem Zeitpunkt t&sub1;, gezeigt in Fig. 23(A), der bezüglich des erzeugten Impulssignals von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 definiert ist. Ein Wert einer verstrichenen Zeit wird dadurch gemessen und gehalten in dem Abschnitt 34 zur Messung einer verstrichenen Zeit, und anschließend wird jedesmal dann, wenn ein Impulssignal von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 erzeugt wird, ein Signal von dem Abschnitt 34 zur Messung der verstrichenen Zeit angelegt, um einen Betrieb des synchronisierten Additionsabschnitts 201 zu initiieren, nachdem der Wert der Zeit, die wie vorstehend beschrieben gemessen und gehalten wurde, abgelaufen ist, und zwar im Anschluß an die Impulssignalzeitsteuerung. Auf diese Weise werden die sequentiellen Additionsvorgänge zum gleichen Zeitpunkt bezüglich jedes Impulses, der von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 erzeugt wird, initiiert, wodurch eine genauere Überlagerung sukzessiver Meßsignalwellenformen wie vorstehend beschrieben sichergestellt wird. Fig. 23(C) ist ein Flußdiagramm, welches eine Betriebssteuerungssequenz darstellt, die von der Vorrichtung von Fig. 22 ausgeführt wird, um wie vorstehend beschrieben wirksam zu sein. In Fig. 23(C) wird ein erster Impuls von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 in Schritt 144 erzeugt, die Messung der verstrichenen Zeit in Schritt 146 ausgeführt, und nachdem in Schritt 150 entschieden worden ist, daß das Entscheidungsniveau des Meßsignals erreicht wurde, wird der Wert der verstrichenen Zeit an diesem Punkt in Schritt 151 gespeichert. Danach wird jedesmal dann, wenn ein Testsignalimpuls in Schritt 154 erzeugt wird, eine synchronisierte Addition in Schritt 158 initiiert, nachdem das gemessene gespeicherte Zeitintervall verstrichen ist, und der Betrieb kehrt wieder zurück zu Schritt 154.
Aus den Fig. 21(A) bis (C) ist zu erkennen, daß bei der vorstehend beschriebenen 14. Ausführungsform nicht vermieden werden kann, daß ein anfänglicher Teil des Meßsignals nicht in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert, wird, d.h. ein Teil des Meßsignals, der unter dem Schwellenniveau des Nachweises durch den Entscheidungsabschnitt 33 liegt und auftritt, bevor dieses Schwellenniveau erreicht wird. Dieser Signalteil erstreckt sich vom Zeitpunkt t&sub2; bis t&sub1; in Fig. 23(A). Für eine maximale Genauigkeit der Analyse des Meßsignals ist es wünschenswert, daß derartige anfängliche Teile des Meßsignals ebenfalls in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert werden. Die Ausführungsform von Fig. 22 kann daher so modifiziert werden, daß eine Initiierung sequentieller Additionsvorgänge durch den synchronisierten Additionsabschnitt 201 stets zum in Fig. 23(A) gezeigten Zeitpunkt t&sub2; stattfinden, d.h. nach einem festen Zeitintervall, das der Erzeugung des Impulssignales folgt und um einen spezifizierten Betrag kürzer ist als die zuvor erwähnte gemessene verstrichene Zeit. Auf diese Weise wird jeder Beginn eines Betriebs von dem synchronisierten Additionsabschnitt 201, um aktualisierte Abtastwerte zu gewinnen und in dem Speicherabschnitt 32 zu speichern, mit der Erzeugung sukzessiver Impulssignale von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 synchronisiert, findet jedoch vor dem Punkt statt, an dem das Meßsignal die Nachweisschwelle des Entscheidungsabschnitts 33 erreicht. Somit wird ein anfänglicher Teil des Meßsignasl bei der Gewinnung der endgültigen rauschfreien Meßsignalwellenform benutzt, die in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert belassen wird, wie in Fig. 23(B) gezeigt.
Auf diese Weise sorgt die Ausführungsform von Fig. 22 für eine gesteigerte Genauigkeit beim Analysieren der Frequenzcharakteristik des Meßsignals von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 und daher eine erhöhte Genauigkeit der Kompensation der akustischen Eigenschaften des Schallfeldes.
Fig. 24 ist ein Systemblockdiagramm einer 16. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine digitale Entzerrervorrichtung darstellt, die im Grunde der 12. Ausführungsform von Fig. 17 ähnelt, jedoch ferner einen Fensterfunktionsabschnitt 35 zur Multiplikation der in dem Speicherabschnitt 32 gespeicherten Meßsignalwellenform mit einer Fensterfunktion umfaßt. Nachdem eine Meßsignalwellenform wie vorstehend für die 12. Ausführungsform beschrieben gewonnen und in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert wurde, werden die gespeicherten Daten aus dem Speicherabschnitt 32 ausgelesen und mit der Fensterfunktion multipliziert (z.B. einer Hanning-Fensterfunktion, einer Hamming-Fensterfunktion, etc.). Das Resultat wird dann in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert, um die vorherigen Daten zu ersetzen, und von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 zur Analyse der Frequenzcharakteristik des Meßsignals benutzt.
Es ist möglich, lediglich eine einzelne Fensterfunktion mit dieser Ausführungsform zu benutzen, wie durch die Wellenformen der Fig. 25(A) bis (C) gezeigt. Wenn die nützlichen Informationen der gespeicherten Meßsignalwellenform in einem anfänglichen Teil dieser Wellenform enthalten sind, dann ermöglicht eine Multiplikation mit der Fensterfunktion, daß ein anfänglicher Teil ausgewählt und erneut in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert wird. Jedoch hat es sich herausgestellt, daß es vorzuziehen ist, wenn der Fensterfunktionsabschnitt 35 so arbeitet, daß die gespeicherten Daten mit einer Vielzahl von verschiedenen Fensterfunktionen multipliziert werden, entsprechend jeweils verschiedenen Frequenzbändern des Gesamtfrequenzbereiches, in welchem die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und die Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 zu gewinnen sind. Dieser Vorgang ist in Fig. 26(A) bis (F) gezeigt. Hier sind niedrige, mittlere und hohe Frequenzbänder des gewünschten Frequenzbereiches durch nichtschraffierte Bereiche in Fig. 26(A) angedeutet. Durch Multiplikation der gespeicherten Meßsignalwellenform, die in Fig. 26(F) gezeigt ist, mit jeder der drei in Fig. 26(B) dargestellten Fensterfunktionen werden jeweils die in Fig. 26(C) gezeigten resultierenden Wellenformen erhalten und jeweils in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert. Je geringer der Wert der niedrigsten Frequenz in dem Bereich ist, der von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 zu analysieren ist, desto größer sollte die Anzahl von A/D-konvertierten Abtastungen sein, die bei der Analyse verwendet werden, um eine ausreichende Frequenzauflösung zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform sind die Fensterfunktionen so ausgewählt, daß eine größere Anzahl von Abtastungen zur Gewinnung des Bereiches niedriger Frequenz der gewonnen Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik des Meßsignals benutzt wird, während eine kleiner Anzahl von Abtastungen im Fall der Bänder mittlerer und oberer Frequenz des Frequenzbereiches benutzt werden. In dieser Ausführungsform werden drei verschiedene Amplituden/Frequenz-Charakteristiken aus den Resultaten der Multiplikation mit den drei verschiedenen Fensterfunktionen gewonnen, wie in Fig. 26(D) gezeigt. Der Bereich niedriger Frequenz der Charakteristik, die unter Verwendung der größten Anzahl von Abtastungen gewonnen wird (der am weitesten links gelegene Bereich in Fig. 26(C)) wird als der entsprechende niedrige Frequenzbereich der endgültigen Amplituden/Frequenz-Charakteristik benutzt, die von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 gewonnen wird. Auf ähnliche Weise werden die mittleren und oberen Frequenz bandbereiche der endgültig gewonnen Amplituden/Frequenz-Charakteristik jeweils durch Benutzung der nächsthöheren und der höchsten Anzahl von Abtastungen des Meßsignals erhalten, wie in den zentralen und am weitesten rechts gelegenen Bereichen von Fig. 26(D) gezeigt. Die resultierende zusammengesetzte Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 gewonnen wird (von welchem eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik wie vorstehend beschrieben gewonnen wird), ist wie in Fig. 26(E) gezeigt.
Eine ähnliche Verwendung mehrerer Fensterfunktionen kann natürlich eingesetzt werden, um die Phasen/Frequenz-Charakteristik des Meßsignals zu gewinnen.
Diese Ausführungsform ermöglicht also, wenn eine Vielzahl von verschiedenen Fensterfunktionen benutzt wird, daß die Frequenzcharakteristik des Meßsignals durch Verwendung einer minimalen Datenmenge, d.h. einer minimalen Anzahl von A/D-Konversionsabtastungen, analysiert wird. Somit kann ein hoher Grad an Frequenzauflösung bei der Analyseverarbeitung, die von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 ausgeführt wird, zusammen mit einem raschen Analysebetrieb erreicht werden.
Je größer die Frequenzauflösung ist, die beim Analysieren der Frequenzcharakteristik des Meßsignals durch den Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 erforderlich ist, desto größer muß die Zeit sein, die das Meßsignal untersucht wird, d.h. desto größer wird die Anzahl digitaler Abtastwerte, die in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert werden muß. Um die Speicherkapazität, die für den Speicherabschnitt 32 erforderlich ist, zu minimieren, ist es wünschenswert, diese Anzahl von Abtastungen, die gespeichert werden müssen, zu minimieren. Fig. 27 ist ein Systemblockdiagramm einer 17. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine digitale Entzerrervorrichtung darstellt, die im Grunde der vorstehend beschriebenen 12. Ausführungsform von Fig. 17 ähnelt, die jedoch ferner Mittel zur Reduzierung der Datenmenge umfaßt, die in dem Speicherabschnitt 32 gespeichert werden muß, um die Frequenzcharakteristik des Meßsignals zu analysieren. Diese Reduzierung wird durch den Betrieb eines "Datenausdünnungs"-Abschnitts 36 erzielt. Das heißt, da die Abtastfrequenz des Eingangssignals fest bestimmt ist (z.B. durch den A/D-Konverter des Signaleingangsabschnitts 18), kann eine Reduzierung der effektiven Anzahl von Datenabtastungen, die in dem Speicherabschnitt 32 während eines spezifischen Zeitintervalls gespeichert werden (d.h. eines Zeitintervalls, in welchem Abtastungen der Meßsignalwellenform sukzessive in dem Speicherabschnitt 32 wie vorstehend beschrieben gespeichert werden, und welches ausreichend lang ist, um eine Analyse der niedrigsten Frequenzkomponenten des Meßsignals zu ermöglichen), nur erreicht werden, indem periodisch Abtastungen von dem Signal, das dem Speicherabschnitt 32 von dem Signaleingangsabschnitt 18 zugeführt wird, weggelassen werden. Diese periodische Beseitigung von Abtastungen wird von dem "Datenausdünnungs"-Abschnitt 36 ausgeführt. Auf diese Weise kann die Dauer des Teils der Meßsignalwellenform, die von dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 analysiert wird, ausreichend lang zur Erzielung genauer Resultate ausgeführt und dabei die für den Speicherabschnitt 32 erforderliche Speicherkapazität minimiert werden.
Fig. 28 ist ein Systemblockdiagramm einer 18. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine digitale Entzerrervorrichtung darstellt, die im Grunde der vorstehend beschriebenen 16. Ausführungsform von Fig. 24 ähnelt, in der eine Vielzahl von Fensterfunktionen verwendet wird, wobei Abschnitte, die Abschnitten in Fig. 24 entsprechen, durch entsprechende Bezugsziffern bezeichnet sind. In Fig. 26 bezeichnen die in Fig. 26(D) gezeigten schwarzen Dreiecke die Grenzfrequenzen der jeweiligen Bereiche der drei Amplituden/Frequenz-Charakteristiken (oder Phasen/Frequenz-Charakteristiken), die unter Benutzung dreier verschiedener Fensterfunktionen wie vorstehend beschrieben gewonnen wurden. Im allgemeinen ist der Amplituden- (oder Phasen-)Wert an jeder dieser Grenzfrequenzen ungleich dem entsprechenden Wert einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die unter Verwendung einer anderen Fensterfunktion gewonnen wird. So ist beispielsweise die als BF&sub1; bezeichnete Amplitude an der Grenzfrequenz der Niedrigband-Amplituden/Frequenz-Charakteristik in Fig. 26(D) nicht identisch zu derjenigen an der Grenzfrequenz BF&sub2; der Mittelband-Amplituden/Frequenz-Charakteristik. Somit können die Bereiche der Niedrigband- und Mittelband-Charakteristik nicht glatt kombiniert werden, um die in Fig. 26(E) gezeigte Gesamt-Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu bilden.
In der Ausführungsform von Fig. 28 wird dieses Problem durch einen Grenzpunktausgleichsabschnitt 161 in dem Amplituden- und Phasenanalyseabschnitt 28 überwunden, der eine Addierung eines konstanten Wertes zu wenigstens einer der Vielzahl von Amplituden/Frequenz-Charakteristiken (oder Phasen/Frequenz-Charakteristiken) bewirkt, die unter Verwendung der mehreren Fensterfunktionen gewonnen werden, wobei dieser konstante Wert so bestimmt ist, daß die Amplituden- (oder Phasen-)Werte bei entsprechenden Grenzfrequenzen wie vorstehend beschrieben identisch ausgeführt werden. Eine zufriedenstellende Gesamt-Amplituden/Frequenz-Charakteristik (oder Gesamt-Phasen/Frequenz-Charakteristik) kann dadurch erhalten werden, indem jeweilige Bereiche der verschiedenen Charakteristiken kombiniert werden, die unter Verwendung der verschiedenen Fensterfunktionen erhalten werden.
Fig. 29 ist ein Systemblockdiagramm einer 19. Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung, durch den die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 so gesteuert werden kann, daß die Gruppenverzögerungscharakteristik eines Lautsprechers, der von einem Audiosignal gesteuert wird, das durch den FIR-Filter 17 übertragen wurde, automatisch kompensiert wird. Ziffer 51 bezeichnet einen Speicherabschnitt einer Amplituden- und Phasencharakteristik, in welchem wechselseitig unabhängig eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zur Verwendung bei der Kompensation eines Bereiches niedriger Frequenz der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik, eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zur Verwendung bei der Kompensation von Bereichen niedriger und mittlere Frequenz der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik und eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zur Verwendung bei der Kompensation des gesamten Frequenzbereiches der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik gespeichert sind. In dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik ist außerdem eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zur Verwendung bei der Kompensation von Welligkeiten gespeichert, die in der Amplituden/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 auftreten, welche durch die Filterkoeffizienten festgelegt ist, die auf den FIR-Filter 17 von dem Einstellabschnitt 16 angewendet werden, und zwar infolge der Korrektur der Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17, die gestützt auf die Daten der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik von dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik ausgeführt wird.
Genauer gesagt, die Daten der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik, die in dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik gespeichert sind, werden durch einen Charakteristik-Ausgangsabschnitt 52 übertragen, um in einem Kompensationsabschnitt 29 einer Phasen/Frequenz-Charakteristik zu den Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik addiert zu werden, die von dem Phasenbetriebsabschnitt 13 erzeugt werden. Die Filterkoeffizienten, die von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation gewonnen und von dem Einstellabschnitt 16 auf den FIR-Filter 17 angewendet werden, erzeugen dadurch eine Phasen/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 17, die für eine Kompensation der Gruppenverzögerungscharakteristik des Lautsprechers sorgt, und zwar in jedem der drei vorstehend beschriebenen Frequenzbereiche (wobei die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 natürlich auch durch die Phasen/Frequenzdaten von dem Phasenbetriebsabschnitt 13 modifiziert werden). Infolge dieser Einstellung der Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17, um eine Kompensation der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik zu schaffen, erscheinen jedoch einige Welligkeiten, Schwingungen oder ein Brummen in der Amplituden/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17. Um eine flache Amplituden/Frequenz-Charakteristik für den FIR-Filter 17 sicherzustellen (anders als irgendwelche Modifizierungen dieser Charakteristik, die durch die Daten erzeugt werden, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik eingegeben werden), werden Daten einer Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik in dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik entsprechend den vorstehend beschriebenen Daten der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik gespeichert und von dem Charakteristik-Ausgangsabschnitt 51 zu dem Kompensationsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik übertragen, um dadurch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 so zu modifizieren, daß bei dieser Amplituden/Frequenz-Charakteristik die Effekte der Phasen/Frequenzdaten, die von dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik aufgebracht werden, kompensiert werden. Das heißt, bei jeder Frequenz, für welche ein Wert von Phasenabweichungsdaten in dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik gespeichert ist, wird außerdem ein entsprechender Wert von Amplitudenabweichungsdaten gespeichert. Dieser Wert von Amplitudenabweichungsdaten wird so bestimmt, daß eine Modifizierung der Amplituden/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 erzeugt wird, welche irgendeine Auswirkung auf diese Amplituden/Frequenz-Charakteristik kompensiert, die infolge des entsprechenden Phasenabweichungsdatenwertes erzeugt wird.
Aufgrund der Tatsache, daß separate Daten einer Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik für die Kompensation bei den niedrigen, den niedrigen bis mittleren und dem Gesamt-Frequenzbereich der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik benutzt werden, kann bei dieser Ausführungsform eine in hohem Maße genaue Kompensation erzielt werden. Außerdem wird trotz der Phasenkompensation, die auf diese Weise von dem FIR-Filter 17 angewendet wird, ein flaches Amplituden/Frequenz-Ansprechen aufrechterhalten.
Der Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik kann als ein ROM (Nur-Lese-Speicher) oder ein RAM (Direktzugriffsspeicher) konfiguriert sein.
Fig. 30(A) zeigt das Konzept der Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristik eines Lautsprechers über den gesamten nutzbaren Frequenzbereich des Lautsprechers. Eine derartige Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristik kann in die in Fig. 30(B) gezeigte Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristik für das niedrige Ende des Frequenzbereiches und die in Fig. 30(C) gezeigte Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristik für den mittleren Teil des Frequenzbereiches unterteilt werden. Diese drei verschiedenen Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristiken haben jeweils verschiedene Auswirkungen auf die von dem Lautsprecher erzeugte Tonqualität. In dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik sind die inversen Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristiken der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristiken gespeichert, die jeweils aus diesen drei jeweiligen Gruppenverzögerungsabweichungscharakteristiken für die niedrigen und mittleren Teile und den Gesamtbereich des Frequenzbereiches wie vorstehend beschrieben gewonnen werden, und diese inversen Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristiken werden in dem Kompensationsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik zu der Phasen/Frequenz-Charakteristik addiert, die von dem Phasenbetriebsabschnitt 13 erzeugt wird.
Diese Ausführungsform ist nicht auf eine Kompensation einer Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik begrenzt, und verschiedene andere Effekte können erzielt werden, indem andere Typen von vorbestimmten Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik und Amplituden/Frequenz-Charakteristik in dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik gespeichert werden. Beispielsweise können Daten gespeichert werden, um eine Kompensation durch den FIR-Filter 17 anzuwenden und somit sowohl das Amplituden/Frequenz- als auch das Phasen/Frequenz-Ansprechen eines spezifischen Lautsprechers vollständig flach auszuführen.
Es können also Daten zur Erzeugung irgendeiner willkürlichen gewünschten Form von Frequenzcharakteristik, die von dem FIR-Filter 17 zu erzeugen ist, in dem Speicherabschnitt 51 der Amplituden- und Phasencharakteristik gespeichert werden, und diese Frequenzcharakteristik kann leicht durch Ändern der gespeicherten Daten geändert werden.
Fig. 31 ist ein Systemblockdiagramm einer 20. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der Abschnitte, die den Abschnitten von zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, durch identische Bezugsziffern bezeichnet sind. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Fensterfunktionsabschnitt 37 zur Multiplikation der Resultate der inversen Fouriertransformation, die von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation erhalten werden, mit einer spezifischen Fensterfunktion umfaßt. Wenn die Filterkoeffizienten (d.h. die inverse Fouriertransformation, die von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation gewonnen wird) direkt auf den FIR-Filters 17 angewendet werden, dann entstehen in der Frequenzcharakteristik des Filters Welligkeiten. Um dies zu verhindern, werden die Resultate der inversen Fouriertransformation in dieser Ausführungsform mit einer Fensterfunktion multipliziert, wie beispielsweise einem Hanning-Fenster, Hamming-Fenster, etc., und die Resultate werden als die Filterkoeffizienten des FIR-Filters 17 angewendet.
Fig. 32 ist ein Systemblockdiagramm einer 21. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der gezeigt ist, daß das Ausgangssignal von dem Signalausgangsabschnitt 19 durch einen Verstärker 20 und einen Lautsprecher 22 angelegt ist. Ein Schalter 25 kann gesetzt werden, um dem Signaleingangsabschnitt 25 entweder ein Eingangsaudiosignal (während eines normalen Betriebs) oder ein Meßsignal zur Analyse der Frequenzcharakteristiken des Lautsprechers zuzuführen, das wie nachstehend beschrieben erzeugt wird (während eines Meßbetriebs). Ein Analyseabschnitt 38 einer Lautsprecherphasencharakteristik dient dazu, das auf diese Weise erhaltene Meßsignal zu analysieren, um die Phasenabweichungs/Frequenz- Charakteristik und die Amplitudenabweichungs/Frequenz- Charakteristik dieses Signals zu gewinnen. Diese werden jeweils zu der Phasen/Frequenz-Charakteristik, die von dem Phasenbetriebsabschnitt 13 erzeugt wird, und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik addiert, und zwar jeweils in dem Kompensationsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik und dem Kompensationsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik, wie für vorherige Ausführungsformen beschrieben, um Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 17 festzulegen, wodurch eine Kompensation von Variationen in den Frequenzansprechcharakteristiken des Lautsprechers ausgeführt wird.
Ziffer 31 bezeichnet einen Signalerzeugungsabschnitt, der zur Erzeugung eines Testsignals wie beispielsweise eines Impulses, einer Sinuswelle oder eines Zufallsrauschsignals betreibbar ist. Wenn das System zur Analyse der Lautsprecherfrequenzcharakteristik eingestellt ist, werden die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters 17 zuerst von dem Einstellabschnitt 16 so eingestellt, daß sie gleichförmig flach sind. Der Ausgang von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 wird dann durch den FIR-Filter 17 und den Signalausgangsabschnitt 19 an den Audioverstärker 20 angelegt, der den Lautsprecher 22 steuert. Ein Signalmeßwiderstand 21 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 20 und den Lautsprecher 22 geschaltet, und während des Vorgangs der Analyse der Lautsprechercharakteristik wird ein Meßsignal, das über diesem Widerstand 21 entwickelt wird, durch einen Eingangsschalter 25 zu dem Signaleingangsabschnitt 18 übertragen, um in ein digitales Abtastsignal konvertiert zu werden. Dieses Signal wird dem Analyseabschnitt 38 der Lautsprecherphasencharakteristik zusammen mit dem Testsignal zugeführt, das von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 31 erzeugt wird, um das Meßsignal zu analysieren und dadurch die vorstehend beschriebene Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen.
Wenn Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und einer Phasen/Frequenz-Charakteristik dadurch von dem Kompensationsabschnitt 30 der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und den Kompensationsabschnitt 29 der Phasen/Frequenz-Charakteristik jeweils gestützt auf diese Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik in Verbindung mit der Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 11 der Amplituden/Frequenz- Charakteristik erzeugt wird, und die Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik in Verbindung mit der Phasen/Frequenz-Charakteristik, die von dem Phasenbetriebsabschnitt 13 erzeugt wird, gewonnen worden sind, wird eine entsprechende Transferfunktion von dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 14 gewonnen, und entsprechende Filterkoeffizienten werden dadurch von dem Abschnitt 15 der inversen Fouriertransformation berechnet. Diese Filterkoeffizienten werden dann für den FIR-Filter 17 durch einen Betrieb des Einstellabschnitts 16 festgelegt. Der Schalter 25 wird dann in seine andere Position umgeschaltet, um ein Audioeingangssignal an den Signaleingangsabschnitt 18 anzulegen, während ein Schalter 40 umgeschaltet wird, um das digitale Abtastsignal von dem Signaleingangsabschnitt 18 dem Eingang des FIR-Filters 17 zuzuführen. Das Eingangsaudiosignal wird dadurch von dem Lautsprecher 22 wiedergegeben, wobei eine effektiv flache Phasen- und Frequenzansprechcharakteristik für das Audiosystem festgelegt wird.
Der Analyseabschnitt 38 der Lautsprecherphasencharakteristik bewirkt also eine Analyse der Phasencharakteristik des Lautsprechers 22, d.h. der Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik, und auf diese Weise erhaltene Daten werden angewendet, um die Frequenzcharakteristik des FIR-Filters 17 zu modifizieren und somit die Lautsprechergruppenverzögerungscharakteristik zu kompensieren.
Fig. 33 zeigt eine äquivalente Schaltung für den Lautsprecher 22 in Kombination mit dem Ausgang des Verstärkers 20 und dem Meßwiderstand 21, dessen Widerstandswert als RC bezeichnet ist. In Fig. 34 bezeichnen Eg, Ec, E&sub1; und E&sub2; jeweilige Spannungsvektoren, und I und I2c sind Stromvektoren.
Fig. 34 ist ein Teilsystemblockdiagramm einer 22. Ausführungsform der Erfindung. Dieses stellt eine digitale Entzerrervorrichtung dar, in der wie in der vorstehend beschriebenen 7. Ausführungsform von Fig. 10 ein Eingangsaudiosignal, das durch den Signaleingangsabschnitt 18 übertragen wird, in eine Vielzahl von verschiedenen Frequenzbändern durch jeweilige digitale Bandpaßfilter unterteilt wird, die Ausgänge von diesen Bandpaßfiltern jeweiligen Abwärts-Abtastabschnitten zugeführt werden, die eine Reduzierung der Datenrate durch "Ausdünnen" eines Anteils der Digitaldatenabtastungen bewirken, und dann durch jeweilige FIR-Filter übertragen werden, um von jeweiligen Ausgangsabschnitten ausgegeben oder rekombiniert und durch einen einzelnen Ausgangsabschnitt ausgegeben zu werden, wie in Fig. 11 gezeigt. Eine weitere Beschreibung dieses Prozesses wird daher weggelassen. Lediglich die Vielzahl von FIR-Filtern (in diesem Fall zwei FIR-Filter 17a und 17b) ist in Fig. 34 gezeigt, und eine Verarbeitung der Eingangs- und Ausgangssignale dieser Filter kann wie in Fig. 10, 11 oder 12 gezeigt ausgeführt werden.
In der Ausführungsform von Fig. 34 bezeichnet Ziffer 71 einen Eingangsabschnitt, der zur Eingabe von Daten benutzt wird, die eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, und zwar in der Form eines Satzes von Amplitudenabtastwerten (im folgenden abgekürzt mit "Abtastwerte") für jeweilige Frequenzen eines Satzes von Frequenzen (im folgenden als Abtastfrequenzen bezeichnet), die über den gesamten Audiofrequenzbereich beabstandet sind. Die "Abtastwerte", die im folgenden mit Bezug auf fest von dem Eingangsabschnitt 71 zugeführte Daten angeführt werden, sind von den "digitalen Abtastwerten" (erzeugt durch A/D-Konversion) zu unterscheiden, die von den FIR-Filtern verarbeitet werden, da diese in keinem Zusammenhang stehen. Wenn die Anzahl dieser Abtastfrequenzen N ist und der Audiofrequenzbereich, der zu verarbeiten ist, sich über F Hz erstreckt, dann sind im allgemeinen diese Abtastfrequenzen unter gleichen Intervallen von F/N Hz über den gesamten Frequenzbereich beabstandet. Ziffer 72 bezeichnet einen Betriebsabschnitt zur Gewinnung einer Transferfunktion gestützt auf ein Band niedriger Frequenz der eingegebenen Amplituden/Frequenz-Charakteristik, d.h. entsprechend einem ersten Untersatz dieser Abtastfrequenzen, die innerhalb eines Bandes niedriger Frequenz des zuvor erwähnten Audiofrequenzbereiches liegen, wodurch ein erster Satz von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 76a durch einen Abschnitt 73 einer inversen Fouriertransformation gewonnen wird. Der Betriebsabschnitt 72 gewinnt ferner eine Transferfunktion entsprechend einem Band hoher Frequenz der Eingangs-Amplituden/Frequenz-Charakteristik, d.h. entsprechend einem zweiten Untersatz dieser Abtastfrequenzen innerhalb eines Bandes hoher Frequenz des Gesamtfrequenzbereiches, wodurch ein zweiter Satz von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 76b von dem Abschnitt 73 der inversen Fouriertransformation gewonnen wird. Das vorstehend angeführte Band geringer Frequenz (des ersten Untersatzes von Abtastfrequenzen) entspricht dem Frequenzband des Eingangsaudiosignals, das ausgewählt wurde, um von dem FIR-Filter 76a verarbeitet zu werden, wie für die 7. Ausführungsform von Fig. 10 beschrieben, und dasjenige des zweiten Untersatzes von Abtastfrequenzen entspricht dem Frequenzband, das ausgewählt wurde, um von dem FIR-Filter 76b verarbeitet zu werden.
Im allgemeinen unterscheidet sich die Verzögerungszeit zwischen einem Eingang eines Signals an dem FIR-Filter 76a und einem Ausgang des Signals von dem FIR-Filter 76a von der entsprechenden Verzögerungszeit des FIR-Filters 76b. Ziffer 75 bezeichnet einen Verzögerungszeiteinstellabschnitt, der Verzögerungszeiteinstellwerte bestimmt, die jeweils auf Steuerungsverzögerungswerte angewendet werden, die von ersten und zweiten Verzögerungseinheiten 77a und 77b festgelegt werden, so daß ein identischer Wert einer Gesamtverzögerungszeit zwischen einem Eingang an dem FIR-Filter 76a und einem Ausgang von der Verzögerungseinheit 77a und zwischen einem Eingang an dem FIR-Filter 76b und einem Ausgang von der Verzögerungseinheit 77b festgelegt wird.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transferfunktionsbetriebsabschnitt 72 gesteuert werden kann, um die vorstehend beschriebenen Transferfunktionen zu gewinnen, und zwar entweder durch einen linearen Phasentransformationsvorgang oder durch einen Hilbert-Transformationsvorgang auf den Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die von dem Eingangsabschnitt 71 geliefert werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden die Funktionen jedes der in Fig. 34 gezeigten Abschnitte von einem programmierten digitalen Mikroprozessor gesteuert. Die Abfolge von Vorgängen, die auf diese Weise gesteuert werden, wird zunächst anhand des Flußdiagramms von Fig. 35 beschrieben. Zuerst wird eine Entscheidung darüber getroffen (in Schritt A1), welcher Typ von Vorgang auszuführen ist, um die Filterkoeffizienten zu gewinnen, d.h. das direkte Phasentransformationsverfahren oder das Hilbert-Transformationsverfahren. Eines dieser Verfahren wird im voraus von dem Benutzer ausgewählt, d.h. durch Betätigung eines Auswahlschalters (nicht in den Zeichnungen gezeigt). Wenn das direkte Phasenverfahren benutzt werden soll, dann geht der Betrieb über zu Schritt A2, wodurch Daten für den Satz von Abtastwerten bei jeweiligen Abtastfrequenzen, die eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik wie vorstehend beschrieben definieren, ausgewählt werden, um zur Transformationsverarbeitung in dem folgenden Schritt A4 eingegeben zu werden. Die Anzahl von Abtastwerten in diesem Fall wird mit N bezeichnet. Wenn andererseits das Hilbert-Transformationsverfahren ausgewählt wird, dann geht der Betrieb von Schritt A1 über zu Schritt A3, in welchem 2N Abtastwerte bei 2N entsprechenden Abtastfrequenzen ausgewählt werden, um einer Hilbert-Transformation unterworfen zu werden, damit die Filterkoeffizienten der FIR-Filter erhalten werden. In diesem Fall beträgt die Anzahl von Abtastwerten das Doppelte derjenigen für den Fall des linearen Phasentransformationsverfahrens. Diese 2N Abtastwerte werden dann zur Transformationsverarbeitung in Schritt A4 eingegeben.
Vor dieser Transformationsverarbeitung, in Schritt A5, werden die N (oder 2N) Abtastwerte in die zwei vorstehend beschriebenen Untersätze unterteilt, jeweils innerhalb der Bänder hoher und niedriger Frequenz. Die Transformationsverarbeitung der Abtastwerte wird dann von dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 72 entweder durch das lineare Phasenverfahren oder das Hilbert-Transformationsverfahren gemäß der in Schritt A1 getroffenen Entscheidung durchgeführt. Die inverse Fouriertransformation der Resultate wird dann von dem Abschnitt 73 der inversen Fouriertransformation ausgeführt, um dadurch eine Impulsansprechcharakteristik und daher einen Satz von Filterkoeffizientenwerten für das Band hoher Frequenz, die dann für den FIR-Filter 76a durch von dem Einstellabschnitt 74 angelegte Steuerungssignale festgelegt werden, und einen Satz von Koeffizientenwerten für das Band niedriger Frequenz zu erhalten, die auf ähnliche Weise für den FIR-Filter 76b festgelegt werden.
Wenn die Anzahl von Abtastfrequenzen mit N bezeichnet wird, dann kann eine periodische Funktion h(n) (d.h. eine periodische Funktion, die als eine diskrete Zeitfolge ausgedrückt werden kann) als die Summe einer geraden Funktion he(n) und einer ungeraden Funktion ho(n) ausgedrückt werden, d.h.:
h(n) he(n) + ho(n) ..... (6)
Hierbei ist n = 0 bis (N-1).
Die periodische Kausalität kann durch die folgenden Gleichungen definiert werden:
h(n) = 0 -N/2 < n < 0 ..... (7)
h(n) = he(n) u(n) ..... (8)
Hierbei ist:
u(n) = 1 n = 0 bis N/2
u(n) = 2 n = 1 bis (N/2)-1
u(n) = 0 n = (N/2)+1 bis (N-1)
Auf diese Weise kann h(n) aus he(n) erhalten werden.
Wie vorstehend gezeigt, ist h(n) Null innerhalb des Bereiches n = (N/2)+1 bis (N-1). Bei der Hilbert-Transformation wird eine Berechnung für den Bereich n = 1 bis N durchgeführt, und es wird angenommen, daß n Null ist zwischen n = (N+1) bis (2N-1), und infolgedessen beträgt die Frequenzauflösung, die mit dem Hilbert-Transformationsverfahren erhalten werden kann, das Zweifache von derjenigen, die durch das lineare Phasentransformationsverfahren erhalten werden kann.
Die vorstehend beschriebenen Sätze von Abtastwerten für die Abtastfrequenzen werden in einem Speicher 81 gespeichert, der in dem Systemblockdiagramm von Fig. 36 gezeigt ist. Ziffer 78 bezeichnet einen Satz von Schaltern, die jeweils eingestellt werden können, um Adreßdaten zur Benennung einer Auslese der vorstehend beschriebenen N Abtastwerte für die willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu erzeugen, während 79 einen Satz von Schaltern bezeichnet, die jeweils eingestellt werden können, um Adreßdaten zur Benennung einer Auslese der 2N Abtastwerte für die willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu erzeugen. Diese Schalter können von dem Benutzer eingestellt werden. Die erforderlichen Adreßdaten von entweder den Schaltern 78 (wenn das lineare Phasentransformationsverfahren zu verwenden ist) oder den Schaltern 79 (wenn das Hilbert-Transformationsverfahren zu verwenden ist) werden dann von dem Benutzer ausgewählt, um auf den Speicher 81 angewendet zu werden und somit eine Auslese entweder der N Abtastwerte oder der 2N Abtastwerte von dem Speicher in dem Speicher 81 zu erzeugen, und zwar mittels eines Wechselschalters 80, der von einem wie gezeigt angelegten Steuerungssignal gesteuert wird. Die in Schritt A1 des Flußdiagramms von Fig. 35 getroffene Entscheidung basiert natürlich auf dem Status des zuletztgenannten Steuerungssignals.
Obwohl die vorstehende Ausführungsform für den Fall einer Übertragung des Eingangsaudiosignals durch lediglich zwei FIR-Filterkanäle durch Unterteilen des Audiosignals in zwei Frequenzbänder beschrieben wurde, wäre es natürlich in gleicher Weise möglich, das Audiosignal in eine größere Anzahl von Frequenzbändern zu unterteilen, die von entsprechenden FIR-Filterkanälen verarbeitet werden.
Fig. 37 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer 23. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese ist in der Konfiguration nahezu identisch zu der vorstehend beschriebenen 22. Ausführungsform, so daß das Systemblockdiagramm dieser Ausführungsform weggelassen ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der 23. Ausführungsform in den folgenden Punkten:
(a) Lediglich ein einzelner Satz von N Abtastwerten für entsprechende Abtastfrequenzen ist in dem in Fig. 36 gezeigten Speicher 81 gespeichert. Somit sind die Einstellschalter 79 und der Wechselschalter 80 von Fig. 36 nicht erforderlich.
(b) Um die erforderliche Anzahl von Abtastwerten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik für den Fall zu erhalten, daß ein Hilbert-Transformationsbetrieb ausgewählt ist, d.h. 2N Werte, wird eine Interpolation unter Verwendung der N Werte durchgeführt, die aus dem Speicher 81 ausgelesen werden, um zusätzliche N Werte zu erhalten.
Somit werden bei dieser wie in Fig. 37 gezeigten Ausführungsform die N Abtastwerte der willkürlichen Amplituden/Frequenz-Charakteristik in einem Anfangsschritt B1 eingegeben, und dann wird in Schritt B2 eine Entscheidung darüber getroffen, ob das lineare Phasentransformationsverfahren oder das Hilbert-Transformationsverfahren benutzen werden soll, um Filterkoeffizientenwerte zu gewinnen, die für die FIR-Filter 76a, 76b einzustellen sind, oder nicht. Wenn das lineare Phasenverfahren verwendet werden soll, dann werden die N Abtastwerte direkt zu dem Transferfunktionsbetriebsabschnitt 72 übertragen, nachdem sie in die zwei Untersätze gemäß den zwei Frequenzbändern wie für die vorige Ausführungsform beschrieben unterteilt worden sind, und Sätze von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 76a bzw. 76b werden gewonnen und festgelegt. Wenn andererseits das Hilbert-Transformationsverfahren verwendet werden soll, dann werden die aus dem Speicher 81 ausgelesenen N Abtastwerte dazu verwendet, einen Satz von N interpolierten Abtastwerten für Abtastfrequenzen zu gewinnen, die zwischen denjenigen der aus dem Speicher 81 ausgelesenen Abtastwerte liegen.
Dieser Prozeß ist in Fig. 38 dargestellt, in welcher Fig. 38(A) ein Beispiel einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik zeigt, die aus dem Speicher 81 als ein Satz von Amplitudenabtastwerten ausgelesen wird (angedeutet durch die kleinen Kreise). Wenn das Hilbert-Transformationverfahren verwendet werden soll, um die Filterkoeffizienten zu gewinnen, dann werden interpolierte Werte gewonnen, wie durch die schwarzen Punkte in der Charakteristik von Fig. 38(B) gezeigt. Wie gezeigt ist, liegt die Abtastfrequenz jedes dieser interpolierten Werte zwischen zwei benachbarten Abtastfrequenzen des Satzes von Werten, der aus dem Speicher 81 ausgelesen wird.
Verschiedene Interpolationsverfahren können benutzt werden, einschließlich lineare Interpolation, Interpolation hoher Ordnung, etc..
Wie bei der der 22. Ausführungsform von Fig. 34 wird durch Verzögerungseinheiten eine Kompensation von Differenzen in der Signalverzögerung durch die FIR-Filter 76a, 76b geschaffen.
Ebenso wie bei der Ausführungsform von Fig. 34 ermöglicht diese Ausführungsform, daß entweder das lineare Phasenverfahren oder Hilbert-Transformationsverfahren ausgewählt wird, um die Filterkoeffizeinten der FIR-Filter zu gewinnen, wobei die Wahl durch die relativen Vorteile und Nachteile jedes dieser Verfahren bestimmt ist.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen 22. und 23. Ausführungsformen kann die Differenz zwischen den jeweiligen Signaltransferverzögerungen der FIR-Filter 76a, 76b damit variieren, ob das lineare Phasentransformationsverfahren oder das Hilbert-Transformationsverfahren benutzt wird, so daß es wünschenswert sein kann, dafür zu sorgen, daß der Grad von Verzögerungszeitkompensation, die von den Verzögerungseinheiten 77a, 77b aufgebracht wird, automatisch gemäß dem ausgewählten Transformationsbetriebsverfahren eingestellt wird.
Die 22. und 23. Ausführungsformen der Erfindung schaffen also jeweils eine einzelne Vorrichtung, die ermöglicht, daß entweder das lineare Phasentransformationsverfahren oder das Hilbert-Transformationsverfahren bei der Berechnung der Filterkoeffizienten benutzt wird, um dadurch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik von jedem einer Vielzahl von FIR-Filtern zu bestimmen, die verwendet werden, um ein Audiosignal zu verarbeiten, das in eine Vielzahl von Frequenzbändern unterteilt wird.
Fig. 39 ist ein Systemblockdiagramm einer 24. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen digitalen Entzerrer mit einer Schallfeldkompensationsfunktion darstellt. Diese Ausführungsform wird anhand des Flußdiagramms von Fig. 40 und der Graphen von Fig. 41 beschrieben. Diese Ausführungsform umfaßt auch Mittel zur Eingabe einer gewünschten Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik, um die Frequenzcharakteristik des FIR-Filters zu modifizieren, wie für vorherige Ausführungsformen beschrieben, die aus den Zeichnungen weggelassen sind.
In Fig. 39 bezeichnet Ziffer 91 einen Eingangsanschluß, von welchem ein Eingangsaudiosignal aufgebracht wird. Ein Eingangsschalter 93 ist zur Auswahl entweder dieses Audiosignals oder eines von einem Testsignalerzeugungsabschnitt 92 erzeugten Testsignals betreibbar, das dem Eingang eines FIR-Filterabschnitts 94 zuzuführen ist. Das Testsignal kann ein Impulssignal, ein Pinkrauschsignal, ein Wobbelton, etc. darstellen. Der FIR-Filterabschnitt 94 umfaßt eine Kombination aus eine A/D-Konverter zur Umwandlung des Eingangssignals von dem Schalter 93 in digitale Abtastungen, einem FIR-Filter, durch den dieses digitale Signal übertragen wird, und einem D/A-Konverter zur Umwandlung des Ausgangssignals von dem FIR-Filter in eine analoge Form, damit es durch einen Verstärker 95 geliefert wird und somit einen Lautsprecher 96 steuert. Ein Mikrofon 97 ist so positioniert, daß es von dem Lautsprecher 96 abgegebenen Schall empfängt, um ein nachgewiesenes Signal zu erzeugen, das an einen Analyseabschnitt 98 einer akustischen Charakteristik angelegt wird. Die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des nachgewiesenen Signals werden von dem Analyseabschnitt 98 der akustischen Charakteristik gemessen, und die Resultate werden einem Betriebsabschnitt 99 zugeführt. Der Betriebsabschnitt 99 bewirkt eine Erzeugung von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter des FIR-Filterabschnitts 94 auf eine Weise, die der für die vorigen Ausführungsformen beschriebenen ähnelt, und diese Filterkoeffizienten werden dann in den FIR-Filter von einem Einstellabschnitt 100 eingestellt.
Um die akustische Charakteristik eines Schallfeldes zu messen, d.h. eines Raumes, in welchem der Lautsprecher 96 positioniert ist, wird der Eingangsschalter 93 in seine B-Position gestellt, um dadurch das von dem Testsignalerzeugungsabschnitt 92 erzeugte Testsignal zu dem Eingang des FIR-Filterabschnitts 94 zu übertragen, damit es durch den FIR-Filterabschnitt 94 und den Verstärker 95 übertragen und von dem Lautsprecher 96 abgegeben wird. Der resultierende Schall wird in ein Nachweissignal von dem Mikrofon 97 konvertiert, welches dann von dem Meßabschnitt 98 der akustischen Charakteristik analysiert wird, um eine Schalldruck/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen. Das Verfahren zur Gewinnung einer Kompensationscharakteristik mit dieser Ausführungsform ist wie folgt, wobei auf die in Fig. 40 gezeigte Verarbeitungssequenz Bezug genommen wird. Die Transferfrequenzcharakteristik des gemessenen Schallfeldes kann als H(ej) ausgedrückt werden, und ein Beispiel dafür ist in Fig. 41(A) gezeigt. Wenn die gewünschte Schalldruck/Frequenz-Charakteristik an dem Hörpunkt (d.h. der Position des Mikrofons 97) als F(ej) bezeichnet wird, dann ist die Kompensationscharakteristik der absolute Wert G(ej) , der erhalten wird als:
G(ej) = F(ej) - H(ej)
Diese Kompensationscharakteristik wird in Schritt C1 von Fig. 40 berechnet. Schritt C2 wird dann ausgeführt, wodurch eine lineare Phasentransformation der Kompensationscharakteristik berechnet wird. Die inverse Fouriertransformation dieser linearen Phasentransformation wird dann in Schritt C3 gewonnen. Die Resultate dieser inversen Fouriertransformation sind graphisch in Fig. 41(C) dargestellt. Dies stellt eine Impulsansprechcharakteristik dar, und die jeweiligen Werte der Filterkoeffizienten des FIR-Filters in dem FIR-Filterabschnitt 94 sind durch diese Charakteristik definiert. Diese Filterkoeffizientenwerte werden dann in den FIR-Filter von dem Einstellabschnitt 100 eingestellt, um dadurch die Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Phasen/Frequenz-Charakteristik des FIR-Filters zu bestimmen.
Nach Vervollständigung dieser Einstellung der Filterkoeffizienten wird der Eingangsschalter 93 in seine A-Position gestellt, wodurch ein Eingangsaudiosignal dem Eingang des FIR-Filterabschnitts 94 zugeführt wird. Eine flache Schalldruck/Frequenz-Charakteristik (oder eine andere Charakteristik-Form durch Eingabe einer gewünschten Amplituden/Frequenz- und/oder Phasen/Frequenz-Charakteristik wie für vorherige Ausführungsformen beschrieben) kann dadurch in der Hörposition erhalten werden.
Fig. 42 ist ein Systemblockdiagramm einer 25. Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser weist eine Funktion zur Unterdrückung eines "Mikrofon-Pfeifens" auf, das durch akustische Rückkopplung zwischen einem Lautsprecher, der von einem Verstärker gesteuerte wird, und einem Mikrofon verursacht wird, welches diesem Verstärker ein Eingangssignal zuführt. In Fig. 42 bezeichnet Ziffer 111 einen A/D-Konverter, 112 einen FIR-Filter, 113 einen D/A-Konverter, 114 einen Audioverstärker, dessen Verstärkung durch einen Steuerungsabschnitt 120 eingestellt werden kann, 115 einen Lautsprecher, 116 ein Mikrofon, 118 eine Pfeifen-Nachweisschaltung, 119 einen Filterkoeffizientenberechnungsabschnitt zur Berechnung von Filterkoeffizienten, die für den FIR-Filter 112 festzulegen sind, um die Frequenzcharakteristik des Filters zu formen und somit jegliches Mikrofonpfeifen zu unterdrücken, das von der Nachweisschaltung 118 nachgewiesen wird, und 120 einen Steuerungsabschnitt, der Steuerungssignale zur Einstellung der berechneten Filterkoeffizienten in den FIR-Filter 112 erzeugt. Die berechneten Filterkoeffizienten werden dann in den FIR-Filter 112 eingestellt. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Kombination aus dem A/D-Konverter 111, dem FIR-Filter 112, dem D/A-Konverter 113, dem Pfeifen-Nachweisabschnitt 118, dem Filterkoeffizientenberechnungsabschnitt 119 und dem Steuerungsabschnitt.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist wie folgt. Ein derartiges Mikrofonpfeifen wird durch einen Rückkopplungsweg erzeugt, der sich von dem Lautsprecher 115 durch das Mikrofon 116, den Audioverstärker 114 und zurück zu dem Lautsprecher 115 erstreckt. Wenn die Schleifenverstärkung dieser Rückkopplungsschleife nach und nach erhöht wird (z.B. von einem Anfangswert von Null), beginnt schließlich ein Mikrofonpfeifen mit einer Frequenz, die derart beschaffen ist, daß die Schleifenverstärkung Eins und die Schleifenphasenverschiebung Null ist. Während die Verstärkung des Audiosverstärkers 114 nach und nach erhöht wird, beginnt somit das Mikrofonpfeifen damit, mit irgendeiner Audiofrequenz aufzutreten, und dieser Zustand wird von dem Pfeifen-Nachweisabschnitt 118 nachgewiesen. Zusätzlich mißt der Pfeifen-Nachweisabschnitt 118 die Frequenz des Pfeifens, indem die Nulldurchgänge des Ausgangssignals von dem A/D-Konverter 111 gezählt werden. Gestützt auf die somit erhaltene Frequenz des Pfeifens wird eine lineare Phasentransferfunktion für den FIR-Filter 112 von dem Betriebsabschnitt 119 berechnet, so daß die Amplituden/Frequenz-Charakteristik des Filters eingestellt wird, um die Schleifenverstärkung bei der Frequenz zu reduzieren, bei der das Mikrofonpfeifen auftritt, und dadurch das Pfeifen zu unterdrücken. Die inverse Fouriertransformation dieser Transferfunktion wird dann berechnet, um einen Satz von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 112 zu erhalten und somit die berechnete Transferfunktion zu realisieren. Die somit gewonnenen Filterkoeffizienten werden dann in den FIR-Filter 112 von dem Steuerungsabschnitt 120 eingestellt, um die erforderliche Filtercharakteristik festzulegen und das Pfeifen zu unterdrücken.
Wenn dieser Prozeß vervollständigt worden ist, wird die Verstärkung des Audioverstärkers 114 weiter erhöht, und zwar bis ein Mikrofonpfeifen erneut auftritt und nachgewiesen wird. Die Frequenz des Pfeifens wird wieder gemessen, und die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden wiederholt, um das Pfeifen zu unterdrücken.
Der vorstehende Prozeß wird sukzessive wiederholt, bis die Verstärkung des Audioverstärkers 114 auf ein Niveau angehoben worden ist, durch welches ein ausreichendes Schallvolumen von dem Lautsprecher 115 erreicht wird. Der Betrieb des Pfeifen-Nachweisabschnitts 118 wird dann angehalten, und danach kann der Lautsprecher 115 dazu verwendet werden, das Ausgangssignal von dem Mikrofon 116 zu verstärken, wobei die Gefahr eines Mikrofonpfeifens beseitigt worden ist.
Fig. 43(B) ist ein Flußdiagramm einer Betriebssequenz zur Implementierung des Prozesses einer Einstellung des Frequenzansprechens des FIR-Filters, um eine Unterdrückung eines Pfeifens wie vorstehend beschrieben zu schaffen.
Fig. 43(A) ist ein Graph, der ein Beispiel der Schalldruck/Frequenz-Charakteristik zeigt, die dadurch von dem FIR-Filter 112 dieser Ausführungsform festgelegt wird.
Diese Ausführungsform ermöglicht also, daß ein zufriedenstellender Grad an Abgrenzung gegen Mikrofonpfeifen festgelegt wird. Aufgrund der Tatsache, daß eine scharf variierende Amplitudencharakteristik und eine allmählich variierende Phasencharakteristik von dem FIR-Filter realisiert werden können, kann zusätzlich eine Schallwiedergabe hoher Wiedergabetreue (HiFi) erreicht werden, die dem Hörer einen sehr natürlichen Eindruck verleiht.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung eine Zählung von Nulldurchgängen verwendet wird, um ein Mikrofonpfeifen nachzuweisen und die Frequenz des Pfeifens zu messen, wäre es in gleicher Weise möglich, verschiedene andere Verfahren zu verwenden, wie beispielsweise ein Verfahren, welches das Auftreten eines plötzlichen starken Anstiegs in der Amplituden/Frequenz-Charakteristik des Systems nachweist, um dadurch nachzuweisen, daß die entsprechende Frequenz die Frequenz eines Pfeifens ist. Alternativ könnte eine Anzahl von Bandpaßfiltern für verschiedene unterschiedliche Bereiche des Audiofrequenzbereiches benutzt werden, wobei die Frequenz eines Pfeifens als eine Frequenz nachgewiesen wird, bei der ein besonders großes Ausgangsniveau von einem dieser Bandpaßfilter erzeugt wird. Welches Verfahren auch immer benutzt wird, um ein Mikrofonpfeifen und die Frequenz des Pfeifens nachzuweisen, es können Resultate ähnlich den vorstehend beschriebenen Resultaten erhalten werden.
Fig. 44 zeigt ein Systemblockdiagramm einer 26. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese stellt einen digitalen Entzerrer mit einer Mikrofonpfeifen-Unterdrückungsfunktion dar, wie bei der vorherigen Ausführungsform. Die Konfiguration ähnelt derjenigen der vorherigen Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch dadurch, daß sie ferner einen Dämpfer 121 umfaßt, der zwischen den Ausgang von dem D/A-Konverter 113 und den Eingang des Audioverstärkers 114 geschaltet ist, und daß ein Steuerungsabschnitt 122 Steuerungssignale zur Steuerung des Dämpfungsgrades des Dämpfers 121 erzeugt, und zwar zusätzlich zu dem Einstellen der berechneten Filterkoeffizienten in den FIR-Filter 112.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist wie folgt. Anfangs wird der Dämpfer 121 auf seinen maximalen Dämpfungswert eingestellt, und dann wird die Dämpfung nach und nach unter der Steuerung von Steuerungssignalen von dem Steuerungsabschnitt 122 reduziert, bis das Auftreten eines Mikrofonpfeifens beginnt. Dieses Pfeifen wird nachgewiesen, und die Frequenz wird gemessen, wie in der vorherigen Ausführungsform. Geeignete Filterkoeffizienten werden dann berechnet und in den FIR-Filter 112 eingestellt, um eine ausreichende Dämpfung durch den Filter bei der Frequenz des Pfeifens zu erzeugen und somit das Pfeifen zu unterdrücken. Der Dämpfungswert wird dann nach und nach weiter reduziert, bis ein Pfeifen erneut auftritt, und der vorstehende Prozeß wird wiederholt, um neue Werte von Filterkoeffizienten zu gewinnen und einzustellen. Diese Vorgänge werden automatisch sukzessive wiederholt, bis ein vorbestimmtes Schallniveau von dem Lautsprecher 115 erzeugt wird.
Die 26. Ausführungsform ermöglicht dadurch, daß eine Mikrofonpfeifen-Unterdrückung rasch und automatisch ausgeführt wird, indem eine geeignete Frequenzcharakteristik des FIR-Filters 112 zur Kompensation bei den verschiedenen Audiofrequenzen eingestellt wird, bei denen ein Pfeifen auftreten kann.
Fig. 45 zeigt eine 27. Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher eine Mikrofonpfeifen-Unterdrückungsfunktion wie bei den vorherigen zwei Ausführungsformen aufweist. Die Konfiguration ähnelt der 25. Ausführungsform, so daß lediglich diejenigen Bereiche, die sich von dieser Ausführungsform unterscheiden, beschrieben werden. In der 27. Ausführungsform kann ein Eingangsabschnitt 123 dazu benutzt werden, eine gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik zur Realisierung einer Frequenzansprechkompensation durch den FIR-Filter 112 einzugeben, wie vorstehend für verschiedene andere Ausführungsformen beschrieben. Daten, welche diese Eingangscharakteristik repräsentieren, werden einem Filterkoeffizientenberechnungsabschnitt 119' zusammen mit Daten zugeführt, die von einem Pfeifen-Nachweisabschnitt 118' gewonnen werden, dessen Betrieb dem Betrieb des Pfeifen-Nachweisabschnitts 118 der zwei vorherigen Ausführungsformen ähnelt. Die Filterkoeffizientenwerte, die von dem Abschnitt 119' berechnet werden, werden zu einem Steuerungsabschnitt 122' übertragen, um in den FIR-Filter 112 eingestellt zu werden.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist wie folgt. Unter der Annahme, daß Daten einer Frequenzcharakteristik von dem Eingangsabschnitt 123 eingegeben werden, wird der Pfeifen-Nachweisabschnitt 118 in Betrieb gesetzt. Die Ausführungsform bewirkt dann auf die gleiche Weise wie die vorherige Ausführungsform eine automatische Einstellung der Frequenzcharakteristik des FIR-Filters 112, um die Verstärkung bei jeder Frequenz, wo ein Pfeifen auftritt, auf einen ausreichenden Grad zu reduzieren. Jedoch wird in diesem Fall die FIR-Filterfrequenzcharakteristik als eine Kombination aus der gewünschten Frequenzcharakteristik, die von den Eingangsdaten von dem Eingangsabschnitt 123 definiert wird, und deren Änderungen, die zur Unterdrückung des Mikrofonpfeifens notwendig sind, bestimmt (von den Filterkoeffizienten, die von dem Berechnungsabschnitt 119' berechnet werden).
Dies wird aus den Beispielen der Fig. 46(A) bis 46(C) verständlich. Fig. 46(A) zeigt die Schalldruck/Frequenz-Charakteristik, die von dem System ohne Kombination der Eingangsdaten von dem Eingangsabschnitt 123 realisiert werden würde. Fig. 46(B) zeigt die gewünschte Charakteristik, die von den Eingangsdaten von dem Eingangsabschnitt 123 definiert wird. Fig. 46(C) zeigt die Schalldruck/Frequenz-Charakteristik, die tatsächlich festgelegt wird, um die gewünschte Charakteristik zu realisieren und außerdem eine Mikrofonpfeifen-Unterdrückung zu implementieren.
Fig. 47 ist ein Systemblockdiagramm einer 28. Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 47 bezeichnet Ziffer 11 einen Eingangsabschnitt einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik (im folgenden einfach als ein Amplitudeneingangsabschnitt bezeichnet) zur Eingabe von Daten, welche ein willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, 132 bezeichnet einen Phaseneingangsabschnitt zur Eingabe von Daten, welche eine willkürliche Phasen/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, und 133 bezeichnet einen Eingangstransferfunktionsbetriebsabschnitt zur Berechnung einer Transferfunktion gemäß der Eingangs-Amplituden/Frequenz-Charakteristik und -Phasen/Frequenz-Charakteristik, die jeweils von dem Amplitudeneingangsabschnitt 11 und dem Phaseneingangsabschnitt 132 geliefert werden. Ein Eingangsschalter 25 kann so eingestellt werden, daß einem Eingangsabschnitt 18 ein Audiosignal analogen oder digitalen Typs von einer externen Vorrichtung oder ein Meßsignal zugeführt wird, welches ein Impulsansprechen einer externen Vorrichtung oder Schallfeldes repräsentiert, wie nachstehend beschrieben. Der Eingangsabschnitt 18 führt eine Analog/Digital-Konversion des Meßsignals oder des Audiosignals (falls notwendig) aus, um einen Zug von digitalen Abtastungen zu erzeugen, die dem Eingang eines FIR-Filters 17 zugeführt werden. 140 bezeichnet einen Speicherabschnitt zur Speicherung einer Impulsansprechwellenform eines Eingangssignals, das von dem Eingangsabschnitt 18 geliefert wird, und 137 bezeichnet einen Fouriertransformationsabschnitt zur Transformation der Impulsansprechwellenform, die in dem Amplitudeneingangsabschnitt 140 gespeichert ist, in eine Transferfunktion, wobei die Transformation entlang der Frequenzachse ausgeführt wird.
Ziffer 136 bezeichnet einen Betriebsabschnitt einer konjugierten Transferfunktion zur Gewinnung der konjugierten Transferfunktion der Transferfunktion, die von dem Fouriertransformationsabschnitt 137 gewonnen wird, und Ziffer 135 bezeichnet einen Betriebsabschnitt einer inversen Amplitudentransferfunktion zur Gewinnung einer Transferfunktion, in der jeder Amplitudenwert bei jeder Frequenz das Inverse eines Amplitudenwertes der Transferfunktion darstellt, die von dem Betriebsabschnitt der konjugierten Transferfunktion gewonnen wird, und zwar bei dieser Frequenz, und in der jeder Phasenwert bei jeder Frequenz von einem Phasenwert der Transferfunktion, die von dem Betriebsabschnitt der konjugierten Transferfunktion gewonnen wird, bei dieser Frequenz nicht geändert wird. Ziffer 134 bezeichnet einen Faltungsabschnitt zur Berechnung der Faltung der Transferfunktion, die von dem Eingangstransferfunktionsbetriebsabschnitt gewonnen wird, und der Transferfunktion, die von dem Betriebsabschnitt der inversen Amplitudentransferfunktion gewonnen wird, wobei die Faltung entlang der Frequenzachse oder entlang der Zeitachse berechnet wird. Der Faltungsabschnitt 134 erzeugt dadurch einen Satz von Filterkoeffizientenwerten, die jeweils von einer Impulsansprechcharakteristik bestimmt werden, welche als ein Resultat dieses Faltungsvorgangs erhalten wird, d.h. einer Imulsansprechcharakteristik entsprechend einer Transferfunktion, die als die Faltung der zwei Transferfunktionen erhalten wird, die dem Abschnitt 134 zugeführt werden. 16 bezeichnet einen Einstellabschnitt zur Festlegung der Werte von Filterkoeffizienten für den FIR-Filter 17, die von dem Faltungsabschnitt 134 erhalten werden. Ziffer 138 bezeichnet einen Impulserzeugungsabschnitt zur Erzeugung eines Testsignals, welches ein Impulssignal darstellt, das an eine externe Vorrichtung angelegt werden oder akustisch ein externes Schallfeld steuern soll, um ein Signal zu erhalten, welches eine Impulsansprechwellenform aufweist, die als ein Eingang an den Signaleingangsabschnitt 18 anzulegen ist. Ziffer 139 bezeichnet einen Schalter zur Auswahl entweder des Ausgangs von dem FIR-Filter 17 oder des Testsignals von dem Impulserzeugungsabschnitt 138, um einem Signalausgangsabschnitt 19 zugeführt zu werden.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist wie folgt, wobei auf die Fig. 48 bis 51 der Zeichnungen Bezug genommen wird. Fig. 48 zeigt eine Anordnung zur Verwendung dieser Ausführungsform, durch welche eine Transferfunktion für den FIR-Filter 17 festgelegt wird, so daß die Phasen/Frequenz-Charakteristik und die Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die an einer spezifischen Hörposition bezüglich eines Lautsprechers innerhalb eines Schallfeldes erhalten werden, wechselseitig unabhängig auf gewünschte Formen eingestellt werden können. Die Ausführungsform ermöglicht, daß die Frequenzcharakteristik des Lautsprechers, des Schallfeldes, von Audioverstärkern, etc. kompensiert werden, um diese gewünschten Formen für die Phasen- und Frequenzcharakteristik an dem Hörpunkt zu erzielen. Der Betrieb ist wie folgt. Zuerst wird der in Fig. 47 gezeigte Schalter 138 in die Position zur Lieferung des Testsignals zu dem Ausgangsabschnitt 19 gestellt, während der Schalter 25 eingestellt wird, um das Meßsignal an den Signaleingangsabschnitt 18 anzulegen. Das Testsignal wird durch den Ausgangsabschnitt 19 übertragen, der einen D/A-Konverter umfaßt, um ein Impulssignal in analoger Form zu erzeugen, das durch einen Leistungsverstärker 141 übertragen wird, um einen Lautsprecher 115 zu steuern. Ein Mikrofon 117, das an eine gewünschte Hörposition gesetzt worden ist, empfängt dadurch Eingangspulse mit einer Impulsansprechwellenform, welche die Faltung der jeweiligen Frequenzcharakteristiken des Lautsprechers 115 und des Schallfeldes 143 darstellt. Dieses Impulsansprechwellenformsignal, welches das Meßsignal bildet, wird durch einen Verstärker 142 zu dem Signaleingangsabschnitt 18 übertragen, um in einen Zug digitaler Abtastungen konvertiert und dem Speicherabschnitt 140 zugeführt zu werden.
Ein digitales Signal, welches eine Impulsansprechwellenform repräsentiert, wird dadurch an den Speicherabschnitt 140 angelegt, in welchem Daten gespeichert werden, die diese Impulsansprechwellenform repräsentieren. Fig. 49(a) zeigt ein Beispiel einer derartigen Impulsansprechwellenform. Die Fouriertransformation dieser Impulsansprechwellenform (die von dem Fouriertransformationsabschnitt 137 erzeugt wird) ist in Fig. 49(b) in Form der reellen und imaginären Komponenten einer Transferfunktion gezeigt, in der R die reelle Komponente der Transferfunktion und I die imaginäre Komponente bezeichnet. Die schwarzen Punkte und die Kreuzsymbole bezeichnen die Abtastfrequenzen, bei denen Fouriertransformationsberechnungen durchgeführt werden. Die mit π bezeichnete Frequenz ist die Nyquist-Frequenz (wie in der Abtasttheorie definiert), so daß die Transferfunktion innerhalb des Frequenzbereiches 0 bis π definiert ist. Nach der Gewinnung der Fouriertransformation in dem Bereich 0 bis π kann der reelle Teil der Transferfunktion in dem Bereich π bis 2π leicht gewonnen werden, wie vorstehend anhand der Fig. 2(A), 2(B) beschrieben. Die somit gewonnene Transferfunktion wird dann durch den Betriebsabschnitt 136 der konjugierten Transferfunktion geführt, um die in Fig. 49(c) gezeigte konjugierte Transferfunktion zu erhalten. Diese ist in Fig. 50(a) gezeigt, und zwar ausgedrückt in Form einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik A und einer Phasen/Frequenz-Charakteristik . Durch Verarbeiten dieser konjugierten Transferfunktion in dem Betriebsabschnitt 135 der inversen Amplitudentransferfunktion wird die in Fig. 50(b) gezeigte Transferfunktion erhalten. Der Wert der Phase bei jeder Frequenz in der Transferfunktion von Fig. 50(b) ist identisch zu dem entsprechenden Phasenwert der Transferfunktion von Fig. 50(a), wohingegen der Wert der Amplitude A bei jeder Frequenz für die Transferfunktion von Fig. 50(b) das Inverse (d.h. 1/A) des entsprechenden Amplitudenwertes in der Transferfunktion von Fig. 50(a) ist.
Fig. 51 zeigt ein Beispiel der Phasen/Frequenz-Charakteristik und der Amplituden/Frequenz-Charakteristik einer Transferfunktion, die von dem Eingangstransferfunktionsbetriebsabschnitt 133 auf der Grundlage der Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik gewonnen wird, die jeweils von dem Amplitudeneingangsabschnitt 11 und dem Phaseneingangsabschnitt 132 geliefert werden. Der Einfachheit der Beschreibung halber wird angenommen, daß die Phase bei allen Frequenzen Null ist.
Wenn angenommen wird, daß die Amplituden- und Phasen/Frequenz-Charakteristiken von Fig. 51 zugeführt worden sind, um die Eingangstransferfunktion zu gewinnen, die von dem Abschnitt 133 während einer Erzeugung des Testsignals und einer Gewinnung von Filterkoeffizienten von der Faltung der von den Abschnitten 133 und 135 wie zuvor beschrieben erzeugten Transferfunktionen erzeugt wird, dann ist die Impulsansprechcharakteristik des FIR-Filters 17, die somit festgelegt worden ist, beispielsweise wie in Fig. 6(A) gezeigt. Diese ist gestützt auf die Impulsansprechcharakteristik der Kombination aus Lautsprecher 115 und Schallfeld 143, wie in Fig. 6(B) gezeigt, festgelegt worden. Wenn der Schalter 15 jetzt in seine Position zur Lieferung des Ausgangssignals von dem FIR-Filter 17 zu dem Signalausgangsabschnitt 19 eingestellt wird, dann ist die Gesamtimpulsansprechcharakteristik des Systems wie in Fig. 6(C) gezeigt, d.h. resultierend aus der Faltung der Transferfunktion der Lautsprecher/Schallfeld-Kombination bezüglich der Mikrofonposition und der Transferfunktion, die für den FIR-Filter 17 festgelegt wird.
Es kann also eine lineare Phasen/Frequenz-Charakteristik bezüglich einer spezifischen Hörposition (d.h. der Mikrofonposition) realisiert werden, wobei eine Phasenverzerrung der Transferfunktion, wie in Fig. 49(b) gezeigt, kompensiert wird.
Wenn die gewünschte Eingangs-Phasen/Frequenz-Charakteristik anders als flach ist, wie in Fig. 51 gezeigt, kann natürlich eine demgemäß unterschiedliche Phasen/Frequenz-Charakteristik für den digitalen Entzerrer realisiert werden.
Es können also unerwünschte Variationen bezüglich der Frequenz der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik (z.B. wie in Fig. 50(a) gezeigt) an einer gewünschten Hörposition vollständig durch diese Ausführungsform korrigiert werden, und eine gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik an dieser Hörposition können unabhängig festgelegt werden (als Daten, die den Amplituden- und Phaseneingangsabschnitten 11 und 132 zugeführt werden). Die gewünschte Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik (z.B. wie in Fig. 51 gezeigt) werden die Gesamtfrequenz-Charakteristik des den digitalen Entzerrer enthaltenden Systems bezüglich der gewünschten Hörposition, d.h. diese Ausführungsform ermöglicht, daß die Gesamt-Amplituden/Frequenz-Charakteristik und -Phasen/Frequenz-Charakteristik des aus dem digitalen Entzerrer, dem Lautsprecher 117 und dem Schallfeld 143 gebildeten Systems (wie an der Position des Mikrofons 117 überwacht) identisch mit gewünschten Charakteristiken ausgeführt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 51 gezeigt sind.
Fig. 53 zeigt eine spezifische Ausführungsform des Faltungsabschnitts 134, der mit der Ziffer 134 bezeichnet ist. In Fig. 53 bezeichnet Ziffer 150 einen Frequenzbereichsfaltungsabschnitt zur Ausführung einer Faltung im Frequenzbereich, und Ziffer 151 bezeichnet einen Abschnitt einer inversen Fouriertransformation zur Gewinnung der inversen Fouriertransformation einer Transferfunktion, die von dem Frequenzbereichsfaltungsabschnitt 150 gewonnen wird. Eine Betriebsverarbeitung, die von dem Frequenzbereichsfaltungsabschnitt 150 ausgeführt wird, umfaßt primär eine Multiplikation mit komplexen Zahlen bei einer Anzahl von unterschiedlichen Frequenzpunkten.
Fig. 54 zeigt eine zweite Ausführungsform des Faltungsabschnitts 134, bezeichnet mit der Ziffer 134, in welchem 152 und 153 jeweilige Abschnitte einer inversen Fouriertransformation bezeichnen, die jeweils eine Fouriertransformation gewinnen, und Ziffer 154 bezeichnet einen Zeitbereichsfaltungsabschnitt zur Ausführung einer Faltung jeweiliger reeller Komponenten einer Impulsansprechcharakteristik, die von den Abschnitten 152 bzw. 153 der inversen Fouriertransformation im Zeitbereich gewonnen wird.
Fig. 55 zeigt eine zweite Ausführungsform eines digitalen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 55 bezeichnet Ziffer 160 einen Fensterfunktionsabschnitt zur Multiplikation einer Impulsansprechwellenform, die in einem Speicherabschnitt 140 gespeichert ist, mit einer Fensterfunktion wie beispielsweise einem Hamming-Fenster, einem Hanning-Fenster, etc.. Wenn die Impulsansprechwellenform eine Schallfeldcharakteristik umfaßt, dann kann die Wellenform reflektierte Wellen umfassen, die beträchtlich Beträge verzögert worden sind. In manchen Fällen kann die Schallfeldcharakteristik, die derartig reflektierte Wellen enthält, möglicherweise genau kompensiert werden. Jedoch können in vielen Fällen überlegene Resultate bezüglich der Tonqualität erhalten werden, wenn eine Kompensation ausgeführt wird und dabei derartige extrem verzögerte reflektierte Wellen ignoriert werden. Fig. 57a zeigt ein Beispiel einer Impulsansprechwellenform, die in dem Speicherabschnitt 140 gespeichert ist und derartige verzögerte reflektierte Wellen wie gezeigt enthält. Fig. 57b zeigt eine geeignete Fensterfunktion zur Multiplikation der Impulsansprechwellenform von Fig. 57a, und Fig. 57c zeigt die resultierende Ausgangswellenform, die von dem Fensterabschnitt 160 erzeugt und dem Fouriertransformationsabschnitt 137 zugeführt wird.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen, daß ein digitaler Entzerrer implementiert wird, durch welchen eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik und eine Phasen/Frequenz-Charakteristik einer Vorrichtung oder eines Schallfeldes, die oder das an den digitalen Entzerrer gekoppelt ist, kompensiert werden können, um jeweils flache Charakteristiken zu erzeugen. Zusätzlich können die Phasen/Frequenz-Charakteristik und die Amplituden/Frequenz-Charakteristik eines Ausgangssignals, das von einer Vorrichtung oder einem Schallfeld erzeugt wird, die oder das an den digitalen Entzerrer gekoppelt ist, dazu gebracht werden, einer gewünschten Phasen/Frequenz-Charakteristik und Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu entsprechen, die jeweils dem Phaseneingangsabschnitt und dem Amplitudeneingangsabschnitt zugeführt werden.

Claims

1. Eine digitale Entzerrervorrichtung mit:

Amplituden/Frequenz-Eingangsmitteln (11) zur Eingabe von Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die eine willkürliche Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren,

Transferfunktionsbetriebsmitteln (14), die auf die Amplituden/Frequenz-Charakteristik einwirken, um Transferfunktionsdaten zu gewinnen, die eine Transferfunktion repräsentieren,

Mitteln (15) einer inversen Fourier-Transformation, die auf die Transferfunktionsdaten einwirken, um Daten einer Impulsansprechcharakteristik zu gewinnen, die eine Impulsansprechcharakteristik repräsentieren, die durch die Transferfunktion bestimmt ist,

Filtermitteln (17) endlichen Impulsansprechens, Signaleingangsmitteln (18), die zu den Filtermitteln (17) endlichen Impulsansprechens ein Eingangsaudiosignal als einen Zug digitaler Abtastungen übertragen,

Signalausgangsmitteln (19), die das Audiosignal nach einer Frequenzcharakteristikmodifizierung des Audiosignals durch die Filtermittel (17) endlichen Impulsansprechens empfangen und das modifizierte Audiosignal zu einem externen System übertragen, und

Einstellmitteln (16), die betreibbar sind, um einen Satz von Filterkoeffizienten für die Filtermittel (17) endlichen Impulsansprechens festzulegen, die jeweilige Werte besitzen, die von der Impulsansprechcharakteristik bestimmt sind,

gekennzeichnet durch

Phasendateneingangsmittel (12) zur Eingabe von Daten zum Festlegen einer Phasen/Frequenz-Charakteristik, wobei sich die Daten in einer Kategorie befinden, die aus einer Gruppe von Kategorien von Daten ausgewählt wird, die Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik, Daten einer Gruppenverzögerungscharakteristik, Daten einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Daten umfaßt, die einen Resonanzzustand eines vorbestimmten Typs von elektrischer Schaltung ausdrücken, und

Phasen/Frequenz-Betriebsmittel (13), die Daten einer Phasen/Frequenz-Charakteristik gestützt auf die Daten von den Phasendateneingangsmitteln (12) berechnen, worin in Betrieb das Transferfunktionsbetriebsmittel auf sowohl die Amplituden/Frequenz-Charakteristik als auch die Phasen/Frequenz-Charakteristik einwirkt, um die Transferfunktionsdaten zu gewinnen.

2. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Daten von den Phasendateneingangsmitteln (12) eine Gruppenverzögerungscharakteristik repräsentieren, und bei der das Phasen/Frequenz- Betriebsmittel (13) Integratormittel (303) umfaßt, um die Daten der Gruppenverzögerungscharakteristik bezüglich Frequenz zu integrieren und dadurch die Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen ist.

3. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Daten von den Phasendateneingangsmitteln (12) eine Gruppenverzögerungscharakteristik repräsentieren, und bei der das Phasen/Frequenz- Betriebsmittel (13) Mittel (302), die einen Durchschnittswert einer Gruppenverzögerung über einen vorbestimmten Frequenzbereich gewinnen und die Gruppenverzögerungscharakteristik als eine berichtigte Gruppenverzögerungscharakteristik erneut definieren, die Abweichungen von dem Durchschnittswert repräsentiert, und Integratormittel (303) umfaßt, welche die Daten der berichtigten Gruppenverzögerungscharakteristik bezüglich Frequenz integrieren, um dadurch die Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen ist.

4. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Daten von den Phasendateneingangsmitteln (12) eine Amplituden/Frequenz-Charakteristik repräsentieren, und bei der das Phasen/Frequenz-Betriebsmittel (13) Mittel (305) umfaßt, welche die Hilbert-Transformation der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von den Phasendateneingangsmitteln berechnen, um dadurch die Phasen/Frequenz- Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen ist.

5. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der das Filtermittel (17) endlichen Impulsansprechens eine Vielzahl von Filtern (17a-17n) endlichen Impulsansprechens aufweist und ferner umfaßt:

eine Vielzahl von digitalen Bandpaßfiltern (24a-24n), um das digitale Abtastsignal von den Signaleingangsmitteln (18) in eine Vielzahl von Frequenzbänder zu unterteilen, und

eine Vielzahl von Abwärts-Abtastabschnitten (25a-25n), um jeweilige bandunterteilte Ausgangssignale von den Bandpaßfiltern (24a-24n) zu empfangen und somit die Abtastfrequenz der bandunterteilten Ausgangssignale durch sich jeweils unterscheidende Reduzierungsfaktoren zu reduzieren, und um resultierende digitale Abtastsignale jeweiligen Filtern der Vielzahl von Filtern (17a-17n) endlichen Impulsansprechens zuzuführen.

6. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 5, worin ferner das Transferfunktionsbetriebsmittel (14), gestützt auf die Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und der Phasen/Frequenz-Charakteristik, die ihm zugeführt werden, jeweils unterschiedliche Transferfunktionen für jeden der Vielzahl von Filtern (17a-17n) endlichen Impulsansprechens gewinnt, und worin jede der Transferfunktionen innerhalb eines Frequenzbereiches definiert ist, der eine obere Frequenzgrenze aufweist, die niedriger ist als die Abtastfrequenz des digitalen Abtastsignals, das von dem entsprechenden Abschnitt der Abwärts-Abtastabschnitte (25a-25n) dem entsprechenden Filter der Filter (17a-17n) endlichen Impulsansprechens zugeführt wird, wobei Impulsansprechcharakteristiken, die jeweils der Vielzahl von Transferfunktionen entsprechen, von den Mitteln (15) der inversen Fourier-Transformation gewonnen werden und Sätze von Filterkoeffizienten gemäß jeweiligen Charakteristiken der Impulsansprechcharakteristiken festgelegt werden für jeweils entsprechende Filter der Filter (17a-17n) endlichen Impulsansprechens von den Einstellmitteln (16).

7. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Signalausgangsmittel (19) eine Vielzahl von Ausgangsmitteln (19a-19n) umfaßt, die jeweils so gekoppelt sind, daß sie Ausgangssignale von entsprechenden Filtern der Filter (17a-17n) endlichen Impulsansprechens empfangen.

8. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ferner mit:

einer Vielzahl von Aufwärts-Abtastabschnitten (26a-26n), die so gekoppelt sind, daß sie Ausgangssignale für jeweilige Filter der Filter (17a-17n) endlichen Impulsansprechens empfangen, um die Abtastfrequenzen der Ausgangssignale als diejenige des digitalen Abtastsignals von den Signaleingangsmitteln (18) wiederherzustellen, und

Additionsmitteln (27), die jeweilige Ausgangssignale kombinieren, welche von den Aufwärts-Abtastabschnitten (26a-26n) erzeugt werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Signalausgangsmitteln (19) zuzuführen ist.

9. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, ferner mit Phasenkompensationsmitteln (50), die eine Phasenkompensation der Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik von den Phasen/Frequenz- Betriebsmitteln (13) ausführen, so daß Phasenwerte der Phasen/Frequenz-Charakteristik bei jeweiligen Frequenzen von Schutzbandfrequenzen, die jeweils eine obere Grenzfrequenz von einer der Transferfunktionen von einer höheren Frequenz innerhalb des Frequenzbereiches einer anderen der Transferfunktionen trennen, wechselseitig identisch ausgeführt werden.

10. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit:

Analysemitteln (28) einer Amplituden- und Phasencharakteristik, welche die Frequenzcharakteristiken eines Meßsignals analysieren, das von einem Mikrophon (23) in Abhängigkeit von einem innerhalb eines Schallfeldes (24) erzeugten akustischen Signal erzeugt wird, um eine Amplitudenabweichungs/Frequenz- Charakteristik und eine Phasen/Frequenzabweichungs- Charakteristik des Meßsignals zu gewinnen,

Kompensationsmitteln (30) einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die auf die Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von den Eingangsmitteln (11) der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik in Kombination einwirken, um Daten einer kompensierten Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion, und

Kompensationsmitteln (29) einer Phasen/Frequenz- Charakteristik, die auf die Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik von den Phasen/Frequenz- Betriebsmitteln (13) und die Phasen/Frequenzabweichungs-Charakteristik in Kombination einwirken, um Daten einer kompensierten Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion,

wobei die digitale Entzerrervorrichtung selektiv betreibbar ist in einem Meßzustand, in dem das Meßsignal den Signaleingangsmitteln (18) zugeführt wird, um zu dem Analyseabschnitt (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik übertragen zu werden, eine Transferfunktion aus den Daten der kompensierten Amplituden/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenz-Charakteristik berechnet wird und Filterkoeffizienten, die der Transferfunktion entsprechen, für die Filtermittel (17) endlichen Impulsansprechens festgelegt werden von den Einstellmitteln (16), und einem normalen Zustand, in dem ein Audiosignal den Signaleingangsmitteln (18) zugeführt wird, um von den Signaleingangsmitteln (18) zu den Filtermitteln (17) endlichen Impulsansprechens übertragen zu werden.

11. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 10, bei der das akustische Signal ein Impulssignal ist.

12. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 10, ferner mit:

Testsignalerzeugungsmitteln (31), die ein Testsignal erzeugen, das von den Signalausgangsmitteln (19) zu einem Audiosystem mit einem Lautsprecher (22) zu übertragen ist, um das akustische Signal und das Meßsignal durch das Mikrophon (23) zu erzeugen, das innerhalb des Schallfeldes (14) angeordnet ist, und zwar zusammen mit dem Lautsprecher (22), worin das Testsignal den Signalausgangsmitteln (19) zugeführt wird, während das Meßsignal den Signaleingangsmitteln (18) zugeführt wird.

13. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, ferner mit Speichermitteln (32), die sequentiell sukzessive Abtastungen der digitalen Abtastungen speichern, die von den Signaleingangsmitteln (18) übertragen werden, während das Meßsignal erzeugt wird, und die somit gespeicherte Daten den Analysemitteln (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik zuführen, um die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und Phasen/Frequenzabweichungs-Charakteristik zu gewinnen.

14. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit Entscheidungsmitteln (33), die nachweisen, wenn eine Amplitude des Meßsignals einen vorbestimmten Wert überschreitet, und wirksam sind, wenn der Nachweis stattfindet, um die Speichermittel (32) zu steuern und somit die sequentielle Speicherung digitaler Abtastungen zu initiieren.

15. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 14, ferner mit synchronisierten Additionsmitteln (201), die von den Entscheidungsmitteln (33) während sukzessiven Auftritten des akustischen Impulsrauschens gesteuert werden, und zwar jedesmal wenn nachgewiesen wird, daß die Meßsignalamplitude ihren vorbestimmten Wert überschritten hat, zur Ausführung eines Prozesses einer sequentiellen Auslese gespeicherter digitaler Abtastungen aus den Speichermitteln (32) synchron mit Ausgängen sukzessiver digitaler Abtastungen von den Signaleingangsmitteln (18), Addition der Ausleseabtastungen zu entsprechenden digitalen Abtastungen, die von den Signaleingangsmitteln (18) übertragen werden, und Speicherung von Resultaten, die von der Addition in den Speichermitteln (32) erhalten wird.

16. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,

bei der Ausgangssignale, die von den Signalausgangsmitteln der digitalen Entzerrervorrichtung erzeugt werden, an ein Audiosystem angelegt werden, das einen Lautsprecher umfaßt, der innerhalb des Schallfeldes angeordnet ist, wobei die digitale Entzerrervorrichtung ferner umfaßt:

Testsignalerzeugungsmittel (31), die wirksam sind während des Meßzustandes, um sequentiell Testsignale während sukzessiver Zeitintervalle zu erzeugen, wobei die Testsignale von den Signalausgangsmitteln (19) zu dem Audiosystem übertragen werden, um entsprechende sukzessive akustische Signale von dem Lautsprecher (22) zu erzeugen, und

Zeitmeß- und Steuerungsmittel (34), die betreibbar sind, wenn der Meßzustand erreicht wird, um ein Zeitintervall zu messen, welches zwischen dem Beginn eines ersten Signals der Testsignale und einem Zeitpunkt abläuft, an dem der vorbestimmte Wert anschließend von den Entscheidungsmitteln (33) nachgewiesen wird, und um danach einen Betrieb der synchronisierten Additionsmittel (201) zu initiieren, nachdem das gemessene Zeitintervall abgelaufen ist, und zwar im Anschluß an jeden Beginn nachfolgender Signale der Testsignale.

17. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 13, 14, 15 oder 16,

bei der ein Ausgangssignal, das von den Signalausgangsmitteln der digitalen Entzerrervorrichtung erzeugt wird, an ein Audiosystem angelegt wird, welches einen Lautsprecher (22) umfaßt, der innerhalb des Schallfeldes (24) angeordnet ist, wobei die digitale Entzerrervorrichtung ferner umfaßt:

Zeitmeß- und Steuerungsmittel (34), die betreibbar sind, wenn der Meßzustand erreicht wird, um ein Zeitintervall zu messen, das zwischen dem Beginn eines ersten Signals der Testsignale und einem Zeitpunkt abläuft, an dem der vorbestimmte Wert anschließend von den Entscheidungsmitteln (33) nachgewiesen wird, und um danach einen Betrieb der synchronisierten Additionsmittel (201) nach einem festen Zeitintervall zu initiieren, das kürzer ist als das gemessene Zeitintervall, das abgelaufen ist, und zwar im Anschluß an jeden Beginn nachfolgender Signale der Testsignale.

18. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner mit Fensterfunktionsmitteln (35), um Meßsignaldaten, die in den Speichermitteln (32) gespeichert worden sind, mit einer vorbestimmten Fensterfunktion zu multiplizieren, und um die erhaltenen Resultate in den Speichermitteln (32) zu speichern, wobei die Resultate dann den Analysemitteln (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik zugeführt werden, um die Amplitudenabweichungs/Frequenz- Charakteristik und die Phasen/Frequenzabweichungs- Charakteristik zu gewinnen.

19. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Fenstermittel (32) eine Multiplikation der Daten des gespeicherten Meßsignals mit einer Vielzahl von wechselseitig unterschiedlichen Fensterfunktionen bewirkt, die jeweils unterschiedlichen Zeitintervallen entsprechen, und bei der die jeweiligen Resultate der Multiplikationen mit diesen Fensterfunktionen von den Analysemitteln (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik benutzt werden, um jeweilige Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristiken, die wechselseitig unterschiedliche Frequenzbänder abdecken, und jeweilige Phasen/Frequenzabweichungs-Charakteristiken zu gewinnen, welche die wechselseitig unterschiedlichen Frequenzbänder abdecken.

20. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, ferner mit Abtastfrequenzreduzierungsmitteln (36), um einen Anteil der digitalen Abtastungen des Meßsignals von den Signaleingangsmitteln (18) zu beseitigen und die verbleibenden digitalen Abtastungen, die in den Speichermitteln (32) zu speichern sind, zu liefern.

21. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 19, ferner mit Phasenentzerrungsmitteln (161), die feste Phasenwerte zu den jeweiligen Resultaten addieren oder von diesen abziehen, die durch Multiplikation mit den jeweils unterschiedlichen Fensterfunktionen erhalten werden, wobei die festen Werte so ausgewählt werden, daß wechselseitig benachbarte Bereiche, die jeweils unter Verwendung unterschiedlicher Funktionen der Fensterfunktionen erhalten werden, der Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik entzerrt werden, die von den Analysemitteln (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik gewonnen wird, und daß wechselseitig benachbarte Bereiche, die jeweils unter Verwendung unterschiedlicher Funktionen der Fensterfunktionen erhalten werden, der Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik entzerrt werden, die von den Analysemitteln (28) der Amplituden- und Phasencharakteristik gewonnen wird.

22. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:

Speichermitteln (51), die Phasendaten speichern, welche eine vorbestimmte Phasen/Frequenz-Charakteristik oder Gruppenverzögerungscharakteristik repräsentieren, zusammen mit Amplitudendaten, die eine vorbestimmte Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik repräsentieren,

Kompensationsmitteln (30) einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die auf die Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von den Eingangsmitteln (11) der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Amplitudendaten von den Speichermitteln (51) einwirken, und zwar in Kombination, um Daten einer kompensierten Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion, und

Kompensationsmitteln (29) einer Phasen/Frequenz-Charakteristik, die auf die Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik von den Phasen/Frequenz-Betriebsmitteln (13) und die Phasendaten von den Speichermitteln (51) einwirken, und zwar in Kombination, um Daten einer kompensierten Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion.

23. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit Mitteln (37), welche die Impulsansprechcharakteristik, die von den Betriebsmitteln (15) der inversen Fourier-Transformation gewonnen wird, mit einer vorbestimmten Fensterfunktion multiplizieren, wobei die Filterkoeffizienten jeweils gemäß Resultaten festgelegt werden, die von dem Fensterfunktionsmultiplikationsvorgang erhalten werden.

24. Eine digitale Entzerrervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Ausgangssignal, das von den Signalausgangsmitteln (19) erzeugt wird, an ein Audiosystem angelegt wird, um einen Lautsprecher (22) zu treiben, wobei die Vorrichtung betreibbar ist in einem Meßzustand, in dem ein Meßsignal, das eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik des Lautsprechers (22) repräsentiert, den Signaleingangsmitteln (18) zugeführt wird, und einem normalen Zustand, in dem ein Audiosignal den Signaleingangsmitteln (18) zugeführt wird, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt:

Testsignalerzeugungsmittel (31), die eine vorbestimmte Form eines Testsignals erzeugen, das von den Signalausgangsmitteln (19) zu dem Audiosystem zu übertragen ist, um den Lautsprecher (22) zu treiben und dadurch das Meßsignal zu erzeugen,

Analysemittel (38) einer Lautsprecherphasencharakteristik, die das Meßsignal analysieren, um eine Phasenabweichungs/Frequenz-Charakteristik und eine Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik des Lautsprechers (22) zu gewinnen,

Kompensationsmittel (30) einer Amplituden/Frequenz-Charakteristik, die auf die Daten der Amplituden/Frequenz-Charakteristik von den Eingangsmitteln (11) der Amplituden/Frequenz-Charakteristik und die Amplitudenabweichungs/Frequenz-Charakteristik in Kombination einwirken, um Daten einer kompensierten Amplituden/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion, und

Kompensationsmittel (29) einer Phasen/Frequenz- Charakteristik, die auf die Daten der Phasen/Frequenz-Charakteristik von den Phasen/Frequenz- Betriebsmitteln (13) und die Phasen/Frequenzabweichungs-Charakteristik in Kombination einwirken, um Daten einer kompensierten Phasen/Frequenz-Charakteristik zu gewinnen, die den Transferfunktionsbetriebsmitteln (14) zuzuführen sind zur Verwendung bei der Berechnung der Transferfunktion,

und wodurch nach der Gewinnung der Transferfunktion in dem Meßzustand die Filterkoeffizienten gemäß der Impulsansprechcharakteristik festgelegt werden und die digitale Entzerrungsvorrichtung dann in den normalen Zustand gesetzt wird, wodurch ein Audiosignal von den Signaleingangsmitteln (18) zu den Filtermitteln (17) endlichen Impulsansprechens übertragen wird.