DE4013398C2 - Schallwiedergabesystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schallwiedergabesystem, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben ist.

Ein Schallwiedergabesystem dieser Art ist aus JP 56-28598 A bekannt. Dieses Schallwiedergabesystem arbeitet mit Lautsprechern, die auf entgegengesetzten Seiten des vorderen und des hinteren Fahrgastraumabschnitts, an dessen vorderer Mitte und im Türbereich angeordnet sind. Diese Lautsprecher sind unterteilt in solche für die Wiedergabe direkter Schallsignale, solche für die Wiedergabe verzögerter Schallsignale und solche für die Wiedergabe sowohl der direkten und der verzögerten Schallsignale. Die jeweiligen Schallsignale werden den entsprechenden Lautsprechern zugeführt und dort in Schall umgesetzt. Mit dieser Bauweise sollen sich die Schallsignale so wiedergeben lassen, daß die an den Hörpositionen im Fahrgastraum erzeugten Schallfelder dem voll präsenten Schallfeld ähneln, das in einem Konzertsaal oder einem weiten Schallraum herrscht.

Nun sind die Sitzpositionen möglicher Hörer in einem Kraftfahrzeug im allgemeinen relativ zu dessen Symmetrieachse nach rechts bzw. nach links verschoben. Daher sind die verschiedenen rechten und linken Lautsprecher zwar im Fahrgastraum selbst symmetrisch angeordnet, doch nehmen sie keine symmetrische Stellung zu den möglichen Hörerpositionen ein. Zur Kompensation der sich so ergebenden Differenz im Winkel zur Blickrichtung des Hörers erfolgt die Zuführung der Schallsignale zu den einzelnen Lautsprechern über Verzögerungsschaltungen mit einstellbarer Verzögerungszeit. Die lokale Richtung des Schallfeldes, der jeweilige Ausdehnungswinkel, bestimmt weiter auch die gegenseitige Zuordnung der rechten und linken Lautsprecher zu entsprechenden Paaren, wobei auch die Winkel für den an den vorderen und hinteren Begrenzungswänden des Fahrgastraumes reflektierten effektiven Schall berücksichtigt werden, um das Schallfeld durch den verzögerten Schall (den falschen Reflexionsschall) zu erweitern.

Weiter ist aus EP 0 160 431 A2 ein auch im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs einsetzbares Schallwiedergabesystem bekannt, bei dem zur Kompensation der Laufzeiten für direkten und reflektierten Schall die Zuführung der Schallsignale zu einer Mehrzahl von Lautsprechern über Verzögerungsschaltungen mit einstellbarer Verzögerungszeit erfolgt. Dieses Schallwiedergabesystem arbeitet in der Weise, daß Pegel und Phase eines ursprünglichen Schallsignals einjustiert werden und das so erhaltene justierte Signal dem ursprünglichen Schallsignal hinzuaddiert und überlagert wird, um den Einfluß des reflektierten Schalls an einer vorgegebenen Hörposition in einem Stereoschallfeld zu kompensieren. Dabei bedarf es jedoch gesonderter Korrekturmittel zur Reflexionskorrektur für die Schallsignale auf dem linken und auf dem rechten Kanal des Stereosystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schallwiedergabesystem der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß damit ein weit ausgedehntes und symmetrisches Schallfeld erzeugt und der Schall mit voller Präsenz wiedergegeben werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Schallwiedergabesystem, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Schallwiedergabesystem nach der Erfindung besitzt zwei Seitenlautsprecher, von denen der eine in bezug auf einen Hörer in einer vorderen linken Position und der andere in bezug auf den gleichen Hörer in einer vorderen rechten Position angeordnet ist, sowie einen Mittenlautsprecher, der sich in der Mitte zwischen dem linken und dem rechten Seitenlautsprecher befindet. Die Seitenlautsprecher werden über einen linken und einen rechten Kanal mit Schallsignalen gespeist, die mittels linker und rechter Korrektursignale in Phase und Pegel korrigiert werden. Dem Mittenlautsprecher wird ein pegel- und phasenkorrigiertes Summensignal aus den Signalen auf dem linken und dem rechten Kanal zugeführt. Dabei genügt es, mit einem einzigen Korrekturelement zu arbeiten, da die Reflexionskorrektur an den dem Mittenlautsprecher zugeführten Schallsignalen erfolgt. Außerdem sind bei dem Schallwiedergabesystem nach der Erfindung linke und rechte Hochtöner vorgesehen, die weiter außen liegen als die entsprechenden Seitenlautsprecher und mit den in ihrem Pegel eingestellten Anteilen der Signale auf dem linken bzw. dem rechten Kanal oberhalb einer vorgegebenen oberen Grenzfrequenz gespeist.

Bei dieser Bau- und Betriebsweise kann selbst dann, wenn die linken und rechten Seitenlautsprecher aus Raumgründen im Fahrzeug vor und seitlich asymmetrisch zum Hörer und nahe beieinander angeordnet werden müssen, ein vor dem Hörer liegendes Schallfeld geschaffen werden, indem die Lage der Schallsignale auf den beiden Kanälen nach außen oder innen verschoben wird.

Außerdem kann das Schallfeld gedehnt werden. Die Erweiterung des Schallfeldes für die tieferen Frequenzen geschieht durch Verlagerung des Schalls aus dem rechten und linken Kanal nach außen oder nach innen mittels Phasenverschiebung. Das Schallfeld für die höherfrequenten Schallsignale der Hochtöner, das sich nicht durch eine herkömmliche Pegel- und Phasenkorrektur nach außen verschieben läßt, kann durch eine entsprechende Anordnung der kleinen Hochtöner nach außen gelegt werden, die sich dank ihrer geringen Größe für einen Einbau in die Fahrzeugtüren eignen. Damit läßt sich das Schallfeld sowohl im Tieftonbereich als auch im Hochtonbereich insgesamt dehnen. Insgesamt wird also gemäß der Erfindung das Schallfeld erweitert durch die kleinformatigen Hochtöner und die großen Tieftöner im Armaturenbrett.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in dieser zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht und ein Energiediagramm zur Erläuterung des Standes der Technik;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des elektrischen Aufbaus eines Schallwiedergabesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion einer Nebensprecherzeugungsschaltung 31a;

Fig. 4 eine Draufsicht zur Erläuterung der Funktion der Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16;

Fig. 5 eine Verteilungskurve der Schallenergie zur Erläuterung nichtsymmetrischer Schallfelder;

Fig. 6 eine Draufsicht zur Erläuterung des Bestimmungsverfahrens für den Anbringungswinkel des Hochtöners TR; und

Fig. 7 eine Draufsicht zur Erläuterung des Prinzips der Aufhebung der reflektierten Wellen.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht gezeigt, um den entsprechenden Stand der Technik zu erläutern. Wie in Fig. 1(1) gezeigt, ist bei einem herkömmlichen mobilen Schallwiedergabesystem in einer Fahrgastzelle 101 ein Lautsprecher sr für den rechten Kanal an der vorderen rechten Position des Fahrersitzes 102 angeordnet, während ein Lautsprecher sl für den linken Kanal an der vorderen linken Position des Beifahrersitzes 103 angeordnet ist. Diese Lautsprecher sl und sr sind beispielsweise in einem Armaturenbrett 104 eingebaut.

Wenn, wie in Fig. 1(2) gezeigt, von den Lautsprechern sl und sr Schallwellen gleicher Lautstärke abgegeben werden, ist die Schallenergieverteilung bezüglich des Hörsinnes des Fahrers 105 zwischen den linken und rechten Lautsprechern sl und sr nicht gleichmäßig; die Verteilung ist vielmehr zum Lautsprecher sr verschoben, der sich näher beim Fahrer 105 befindet.

Folglich ist die Position der virtuellen Schallquelle 107, die vom Fahrer 105 in der mit l111 bezeichneten Vorwärtsrichtung lokalisiert werden sollte, zur Seite des Lautsprechers sr verschoben. Das gleiche Problem tritt bezüglich des Beifahrersitzes 103 auf.

Im begrenzten Raum einer Fahrgastzelle 101 und unter Berücksichtigung der Beschränkungen für die Befestigungspositionen der Lautsprecher sl und sr beträgt der durch das Bezugszeichen R111 bezeichnete Ausbreitungswinkel weniger als 30°; erst bei diesem Winkel ist aber die Ausbildung eines idealen Schallfeldes möglich.

In den mobilen Schallwiedergabesystemen des Standes der Technik ist also die Lokalisierungsrichtung des Schallfeldes so verschoben, daß ein asymmetrisches Schallfeld ausgebildet wird, weshalb eine Schallwiedergabe mit voller Präsenz nicht verwirklicht werden kann.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das zur Erläuterung des elektrischen Aufbaus eines Schallwiedergabesystems 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dient. In einer Fahrgastzelle 2 sind Lautsprecher SL, SC und SR in ein Armaturenbrett 5 eingebaut, welches vor einem Fahrersitz 3 und einem Beifahrersitz 4 angeordnet ist. Vom Standpunkt des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 aus sind der Lautsprecher SL auf der linken Seite, der Lautsprecher SR auf der rechten Seite und der Lautsprecher SC in der Nähe der Mitte angeordnet. Außerdem sind in einer Türe 6 neben dem Fahrersitz 3 und in einer Türe 7 neben dem Beifahrersitz 4 Hochtöner TR bzw. TL eingelassen.

Von einer Schallsignalquelle 11 wie etwa einem kombinierten Magnetbandwiedergabe- und Radioempfängergerät werden ein Schallsignal des linken Kanals auf eine Leitung 12 und ein Schallsignal des rechten Kanals auf eine Leitung 13 ausgegeben. Die Schallsignale der zwei Kanäle werden in eine Mehrzahl (in dieser Ausführungsform: drei) von Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 eingegeben.

Im allgemeinen variiert die Schallausbreitungscharakteristik mit der Frequenz, weshalb zur Einstellung der Phase sämtlicher Frequenzen des in der Nähe des Eingangs des Hörkanals der Hörer 10a und 10b eintreffenden Schalls die Schallsignale in den Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 im voraus in jedem spezifischen Frequenzband korrigiert werden. Daher wird das über die Leitung 12 in die Schallfeldkorrekturschaltung 14 eingegebene Signal des linken Kanals an ein Bandpaßfilter (BPF) 21a geliefert, um die Signalkomponente des Frequenzbandes f1 (z. B. 200 bis 400 Hz) des Schallfeldes, die mittels der Schallfeldkorrekturschaltung 14 korrigiert werden soll, herauszufiltern. Das Ausgangssignal des BPF 21a wird an einen Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltung 22a und 23a um die Phase R2 bzw. Φ2 korrigiert worden ist.

Genauso wird aus dem Schallsignal des rechten Kanals, das über die Leitung 13 ausgegeben wird, durch BPF 21b die Signalkomponente des Frequenzbandes f1 herausgefiltert und anschließend an einen Summierer 18 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22b und 23b um R2 bzw. Φ2 korrigiert worden ist. Ähnlich wird in der Schallkorrekturschaltung 15 aus dem Schallsignal des linken Kanals durch das BPF 21c die Signalkomponente des Frequenzbandes f2 (z. B. 400 bis 800 Hz) herausgefiltert und an den Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22c und 23c um R2 bzw. Φ2 korrigiert worden ist, während das Schallsignal des rechten Kanals vom BPF 21d auf die gleiche Weise über die Phasenkorrekturschaltungen 22d und 23d an den Summierer 18 geliefert wird.

In der Schallfeldkorrekturschaltung 16 wird aus dem Schallsignal des linken Kanals durch das BPF 21e die Signalkomponente des Frequenzbandes f3 (z. B. 800 bis 1600 Hz) herausgefiltert und an den Summierer 17 geliefert, nachdem die Phase mittels der Phasenkorrekturschaltungen 22e und 23e um R2 bzw. Φ2 korrigiert worden ist, während das Schallsignal des rechten Kanals vom BPF 21f auf die gleiche Weise über die Phasenkorrekturschaltungen 22f und 23f an den Summierer 18 geliefert wird.

Ein Teil des über die Leitung 12 ausgegebenen Schallsignals des linken Kanals wird über ein Hochpaßfilter (HPF) 24a oder ein Tiefpaßfilter (LPF) 25a an den Summierer 17 geliefert. Genauso wird ein Teil des über die Leitung 13 ausgegebenen Schallsignals des rechten Kanals über das HPF 24b oder das LPF 25b an den Summierer 18 geliefert. Die Grenzfrequenz f4 der HPF 24a und 24b wird zum Beispiel bei 1600 Hz gewählt, während die Grenzfrequenz f5 der LPF 25a und 25b zum Beispiel bei 200 Hz gewählt wird.

Die Ausgangssignale der BPF 21a und 21b der Schallfeldkorrekturschaltung 14 werden über Nebensprecherzeugungsschaltungen 31a bzw. 31b an einen Summierer 32a geliefert. Die Nebensprecherzeugungsschaltung 31a umfaßt Phasenschieber 33a und 34a, Dämpfungsglieder 35a, 36a und 37a und einen Summierer 38a.

Das Ausgangssignal des BPF 21a wird bezüglich seiner Phase durch den Phasenschieber 33a um die Referenzphase R2 korrigiert, hinsichtlich seines Pegels durch das Dämpfungsglied 35a eingestellt und an den Summierer 38a geliefert. Andererseits wird das Ausgangssignal des BPF 21a im Phasenschieber 34a um eine weitere Referenzphase R1a geändert und über das Dämpfungsglied 36a an den Summierer 38a geliefert. Die Phase R2 beträgt beispielsweise -45°, während die Phase R1a -135° beträgt; daher wird vom Summierer 38a die um die Phase R1 korrigierte Phase ausgegeben, wie in Fig. 3 erläutert wird. Der Signalpegel wird im Dämpfungsglied 37a um den Dämpfungsbetrag a1 gedämpft; das Signal mit dem solchermaßen gedämpften Signalpegel wird an den Summierer 32a geliefert.

Daher kann das von der Nebensprecherzeugungsschaltung 31a gelieferte Signal in einem Phasenbereich zwischen 0° und 90° in bezug auf das vom Phasenschieber 22a gelieferte Signal mit der Phase R2 geändert werden.

Das Tonsignal des rechten Kanals, das vom BPF 21b ausgegeben wird, wird hinsichtlich seiner Phase durch die Nebensprecherzeugungsschaltung 31b genauso geändert und an den Summierer 32a geliefert. An diesen Summierer 32a werden darüber hinaus die in den Phasenschiebern 22a und 22b um die Referenzphase R2 korrigierten Ausgaben, die im Summierer 39a miteinander kombiniert und im Dämpfungsglied 40a um den Dämpfungsbetrag a2 gedämpft werden, geliefert. Das Ausgangssignal des Summierers 32a wird im Phasenschieber 41a um die Phase Φ1 korrigiert und an den Summierer 19 geliefert.

Ebenso sind in der Schallfeldkorrekturschaltung 15 Nebensprecherzeugungsschaltungen 31c und 31d, Summierer 32c und 39c, ein Dämpfungsglied 40c und ein Phasenschieber 41c vorgesehen. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 41c wird an den Summierer 19 geliefert. Die Schallfeldkorrekturschaltung 16 umfaßt Nebensprecherzeugungsschaltungen 31e und 31f, Summierer 32e und 39e, ein Dämpfungsglied 40e und einen Phasenschieber 41e. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 41e wird an den Summierer 19 geliefert.

Das vom Summierer 19 ausgegebene Summensignal des rechten und des linken Kanals wird über ein Frequenzteilungsfilter 51 und den Leistungsverstärker ASC an den Lautsprecher SC geliefert. Das Tonsignal des linken Kanals wird vom Summierer 17 ausgegeben und über eine Frequenzteilungsschaltung 52, eine Verzögerungsschaltung 53 und einen Leistungsverstärker ASL an den Lautsprecher SL geliefert. Ebenso wird das Tonsignal des rechten Kanals vom Summierer 18 ausgegeben und über ein Frequenzteilungsfilter 54, eine Verzögerungsschaltung 55 und einen Leistungsverstärker ASR an den Lautsprecher SR geliefert.

Die Übergangsfrequenz des Frequenzteilungsfilters 52 wird beispielsweise bei 1600 Hz gewählt, während die Pegeländerungsrate zu 12 dB/oct. gewählt wird. Dieses Frequenzteilungsfilter 52 ist aus einem HPF 56, einem LPF 57, einem Dämpfungsglied 58 und einem Summierer 59 aufgebaut. Aus dem Tonsignal des linken Kanals, das vom Summierer 17 ausgegeben wird, werden durch das LPF 57 die Niederfrequenzkomponente und durch das HPF 56 die Hochfrequenzkomponente 56 herausgefiltert; die Hochfrequenzkomponente wird ferner im Dämpfungsglied 58 um den Dämpfungsbetrag a3 gedämpft und anschließend zur Niederfrequenzkomponente addiert, woraufhin die Summe ausgegeben wird. Die Grenzfrequenz des HPF 56 und des LPF 57 wird beispielsweise bei 1600 Hz gewählt.

Das Frequenzteilungsfilter 54 umfaßt ebenso wie das Frequenzteilungsfilter 52 ein HPF 61, ein LPF 62, ein Dämpfungsglied 63 und einen Summierer 64.

In Fig. 4 ist eine Draufsicht gezeigt, in der die Funktion der Schallfeldkorrekturschaltungen 14 bis 16 erläutert wird. Für den auf dem Fahrersitz 3a sitzenden Hörer 10a sind der Lautsprecher SR an einer Position mit einem Richtungswinkel R11, der Lautsprecher SC an einer Position mit einem Richtungswinkel R12, der größer als R11 ist, und der Lautsprecher SL an einer Position mit einem Richtungswinkel R13, der größer als R12 ist, angeordnet. Unter der Annahme, daß nur vom Lautsprecher SR Schall emittiert wird, wie in Fig. 4(1) gezeigt ist, empfindet der Hörer 10a die Schallquelle in der mit dem Bezugszeichen l1 bezeichneten Richtung.

Wenn im Gegensatz dazu derselbe Schall vom Lautsprecher SC und der Schall des rechten Kanals vom Lautsprecher SR abgegeben wird, wie in Fig. 4(2) gezeigt, empfindet der Hörer 10a die Schallquelle beinahe in Vorwärtsrichtung, wie durch das Bezugszeichen l2 angegeben ist.

Wenn daher die Phase des Tonsignals mittels der Nebensprecherzeugungsschaltungen 31b, 31d und 31f um R1 und der Pegel um a1 geändert werden, wie in Fig. 4(3) gezeigt, empfindet der Hörer 10a die Schallquelle des rechten Kanals, die er vorher in der durch das Bezugszeichen l2 bezeichneten Richtung empfunden hatte, außerhalb des Lautsprechers SR, wie durch das Bezugszeichen l3 angegeben ist.

Wenn in diesem Zustand jedoch der Schall des linken Kanals vom Lautsprecher SC über die Nebensprecherzeugungsschaltungen 31a, 31c und 31e abgegeben wird und das Schallsignal des linken Kanals über die Phasenschieber 22a, 22c und 22e und über die Phasenschieber 23a, 23c und 23e vom Lautsprecher SL abgegeben wird, wird die Lokalisierungsrichtung des Schallbildes, die, wie durch das Bezugszeichen l4 in Fig. 4(3) und in Fig. 5(1) gezeigt, in Vorwärtsrichtung des Hörers 10a lokalisiert werden sollte, zur Seite des Lautsprechers SR verschoben, wie durch das Bezugszeichen l5 angegeben ist.

Der Grund hierfür besteht darin, daß die vom Hörer 10a an der Hörposition zu hörende Schallenergieverteilung asymmetrisch wird, wie durch das Bezugszeichen l11 in Fig. 5(2) gezeigt ist, obwohl der Spitzenwert in Vorwärtsrichtung des Hörers 10a liegt, wie durch das Bezugszeichen l4 angegeben ist.

Durch eine Korrektur um die Phase Φ1 in den Phasenschiebern 41a, 41c und 41e wird die Schallenergieverteilung symmetrisch gemacht, wie durch das Bezugszeichen l12 in Fig. 5(2) gezeigt ist. Wie in den Fig. 4(4) und 5(1) gezeigt, wird daher die Lokalisierungsrichtung des Schallbildes in der Vorwärtsrichtung des Hörers 10a orientiert, wie durch das Bezugszeichen l4 angegeben ist, während ferner die rechten und linken symmetrischen Schallfelder mit einem Ausdehnungswinkel R3 in bezug auf die Vorwärtsrichtung aufgebaut werden können, wie durch die Bezugszeichen l6 und l7 angegeben ist. Die Phasen R1 und Φ1 können so eingestellt werden, daß der Ausdehnungswinkel R3 mit einem Wert von beispielsweise ungefähr 30° ein ideales Schallfeld aufbaut.

An den Hochtöner TL des linken Kanals wird über das HPF 71, das Dämpfungsglied 72, die Verzögerungsschaltung 73 und den Leistungsverstärker ATL das vom Summierer 17 ausgegebene Tonsignal des linken Kanals geliefert. An den Hochtöner TR des rechten Kanals wird über das HPF 74, das Dämpfungsglied 75, die Verzögerungsschaltung 76 und den Leistungsverstärker ATR das vom Summierer 18 ausgegebene Tonsignal des rechten Kanals geliefert. Wie in Fig. 4(1) gezeigt, ist der Hochtöner TR an einer Position angeordnet, aus der sich ein Richtungswinkel R14 ergibt, der größer als der Richtungswinkel R11 ist, während der Hochtöner TL an einer Position angeordnet ist, aus der sich ein Richtungswinkel R15 ergibt, der größer ist als der Richtungswinkel R13. Die Grenzfrequenz der HPF 71 und 74 beträgt zum Beispiel 1600 Hz; in dieser Ausführungsform wird der hohe Bereich oberhalb dieser Grenzfrequenz, der eine starke Richtwirkung besitzt, durch den Anbringungswinkel der beiden Hochtöner TL und TR auf die im folgenden beschriebenen Weise eingestellt, während der Ausdehnungswinkel auf mehr als R3 erweitert wird, um die Verschiebung des Schallfeldes in den hohen Schallbereich zu unterdrücken.

Wenn, wie in Fig. 6 gezeigt, der Ausgangsschalldruckpegel in der Richtung vom Hochtöner TR zum Beifahrersitz 4 durch gL gegeben ist, der Ausgangsschalldruckpegel in der Richtung vom Hochtöner TR zum Fahrersitz 3 durch gR, der Abstand vom Hochtöner TR zum Beifahrersitz 4 durch WL und der Abstand vom Hochtöner TR zum Fahrersitz 3 durch WR gegeben sind, bedeutet dies für den Hochtöner TR, daß er in einer Richtung angebracht werden muß, daß die durch die folgende Gleichung (1) gegebene Richtungscharakteristik erfüllt ist:

gL/gR = WL/WR (1)

Daher kann an den Positionen des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 der gleiche Schalldruckpegel erzielt werden. Hinsichtlich des linken Hochtöners TL gilt ebenso wie für den eben beschriebenen rechten Hochtöner TR, daß er in einer Richtung angebracht wird, daß die jeweiligen Ausgangsschalldruckpegel den Entfernungen vom Fahrersitz und vom Beifahrersitz 4 entsprechen.

Folglich können symmetrische Schallfelder mit einer Ausdehnung, die größer ist als der Ausdehnungswinkel R3 ist, aufgebaut werden, wie durch die Bezugszeichen l8 und l9 in Fig. 4(4) angegeben ist. Gleichzeitig wird die Verschiebung des Schallbildes in den mittleren und hohen Schallbereichen unterdrückt, so daß das Schallbild in Vorwärtsrichtung der Hörer 10a und 10b lokalisiert werden kann. Währenddessen kann der Ausdehnungswinkel R3 in Abhängigkeit von der Art der Musik oder ähnlichem geändert werden.

Auf der Grundlage der Ausgangssignale der Frequenzteilungsfilter 52 und 54 werden die Signale zum Aufheben der durch die Wände 2a und 2b (z. B. Fensterglas) der Fahrgastzelle 2 reflektierten Wellen in einer Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle aufgebaut. Die Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle umfaßt einen Summierer 42 zum Aufsummieren der Ausgangssignale der Frequenzteilungsfilter 52 und 54, eine Entzerrerschaltung 43 zum Herausnehmen der Frequenzkomponente der von den Wänden 2a und 2b (etwa Fensterglas) reflektierten Wellen aus dem Ausgangssignal des Summierers 42, eine Verzögerungsschaltung 44 zum Kompensieren der Zeitdifferenz zwischen der reflektierten Welle und der direkten Welle, einen Phasenschieber 45 zum Liefern von durch die Verzögerungsschaltung 44 verzögerten Signalen mit einer um - π geänderten Phase und ein Dämpfungsglied 46. Das Ausgangssignal der Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle wird mit dem Ausgangssignal des Frequenzteilerfilters 51 im Summierer 47 kombiniert, anschließend wird die sich ergebende Summe dem Mittenlautsprecher SC zugeführt.

In Fig. 7 ist eine Draufsicht zur Erläuterung des Prinzips der Aufhebung der reflektierten Wellen gezeigt. Der vom Lautsprecher SL abgegebene Schall wird hauptsächlich durch die Wand 2b reflektiert, wie durch das Bezugszeichen l21 angegeben ist, um anschließend den auf dem Fahrersitz 4 sitzenden Hörer 10b zu erreichen. Der vom Lautsprecher SR abgegebene Schall wird hauptsächlich durch die Wand 2a reflektiert, wie durch das Bezugszeichen l22 angegeben ist, um anschließend den auf dem Fahrersitz 3 sitzenden Hörer 10a zu erreichen.

Daher wird vom Mittenlautsprecher SC derjenige Schall abgegeben, der durch die Verzögerungsschaltung 44 um die Zeitdifferenz T3 verzögert worden ist, die der Ausbreitungsdifferenz auf den Strecken l23 und l24 des direkten Schalls zwischen dem Lautsprecher SC und den Hörern 10a und 10b und auf der durch die Bezugszeichen l22 und l21 angegebenen Ausbreitungsstrecke entspricht, anschließend durch den Phasenschieber 45 einer Phasenumkehrung (um - π) unterzogen worden ist und schließlich durch das Dämpfungsglied 46 um den der Schallabsorptionsrate der Wände 2a und 2b entsprechenden Dämpfungsbetrag a5 gedämpft worden ist. Folglich werden die auf den mit den Bezugszeichen l21 und l22 bezeichneten Ausbreitungsstrecken sich ausbreitenden reflektierten Wellen aufgehoben, so daß eine unsymmetrische Ausdehnung des Schallfeldes aufgrund dieser reflektierten Wellen verhindert werden kann.

Somit wird in der erfindungsgemäßen Schallwiedergabevorrichtung im vorderen Teil der Fahrgastzelle 2 der Lautsprecher SC zwischen dem Lautsprecher SL des linken Kanals und dem Lautsprecher SR des rechten Kanals angeordnet, während die Schallsignale des linken und des rechten Kanals nach einer Phasenänderung um Φ2 an die Lautsprecher SL und SR geliefert werden und außerdem dieselben Schallsignale nach einer Phasenänderung um R1 und Φ1 und einer Pegelsteuerung mittels des Dämpfungsbetrages a1 an den Mittenlautsprecher SC geliefert werden, so daß das Schallfeld in Vorwärtsrichtung in bezug auf die Hörer 10a und 10b lokalisiert werden kann, wodurch symmetrische und weit ausgedehnte Schallfelder aufgebaut werden.

Außerdem sind vom Standpunkt der Hörer 10a und 10b die Hochtöner TL und TR außerhalb der Lautsprecher SL und SR angeordnet. Diese Hochtöner sind so orientiert, daß der Schalldruckpegel an der Position des Fahrersitzes 3 und an der Position des Beifahrersitzes 4 gleich ist, wodurch ebenfalls der Aufbau symmetrischer, weit ausgedehnter Schallfelder und die Elimination der Verschiebung des Schallfeldes im mittleren und hohen Schallbereich möglich ist.

Es wird festgehalten, daß nur die kleine Abmessungen aufweisenden Hochtöner TL und TR zur Wiedergabe der mittleren und hohen Schallbereiche in die Türen 6 und 7 eingebaut werden, weshalb nur geringe Einbaubeschränkungen bestehen; daher können sie leicht so positioniert werden, daß sie die oben angegebenen Charakteristiken erfüllen. Da die Schallfeldkorrektur durch die Einstellung der Anbringungswinkel der Hochtöner TL und TR ausgeführt wird, ist es darüber hinaus möglich, eine einfache Struktur ohne zusätzlich erforderliche besondere elektrische Maßnahmen zu realisieren.

Durch die Korrekturschaltung 50 für die reflektierte Welle wird das Schallsignal zum Aufheben der durch die Wände 2a und 2b (etwa Fensterglas) reflektierten Wellen erzeugt und vom Lautsprecher SC abgegeben, weshalb bei Vorhandensein von den Schall in der Nähe der Lautsprecher SL und SR oder in der Nähe der Hörer 10a und 10b reflektierenden Wänden 2a und 2b die unerwünschte Ausdehnung des Schallfeldes aufgrund der von den Wänden 2a und 2b reflektierten Wellen verhindert werden kann, so daß an den Positionen des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 symmetrische Schallfelder ausgebildet werden können.

Claims (3)

1. Schallwiedergabesystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit

• - einem linken und einem rechten Seitenlautsprecher (SL bzw. SR), die in Bezug auf einen Hörer (10a) an einer vorderen linken bzw. an einer vorderen rechten Position mit unterschiedlichen Richtungswinkeln in Bezug auf die Geradeausblickrichtung des Hörers angeordnet sind,
• - einem Mittenlautsprecher (SC), der nahe der Mitte zwischen den Positionen des linken und des rechten Seitenlautsprechers mit einem Richtungswinkel angeordnet ist, der in Bezug auf den Hörer größer als der für den einen Seitenlautsprecher und kleiner als der für den anderen Seitenlautsprecher ist,
• - einem linken und einem rechten Hochtöner (TL bzw. TR), die in Bezug auf den Hörer links bzw. rechts davon an Positionen mit Richtungswinkeln angeordnet sind, die jeweils größer sind als die für den linken und den rechten Seitenlautsprecher,
• - einer Signalquelle (11) zum Erzeugen von an den Lautsprechern in hörbaren Schall umzusetzenden Signalen und
• - Übertragungsschaltungen zum Weiterleiten der Signale der Signalquelle an die einzelnen Lautsprecher in deren Position zum Hörer berücksichtigender Weise,
  dadurch gekennzeichnet,
  daß zu den Übertragungsschaltungen
  • - Einrichtungen (31) zum Korrigieren von Pegel und Phase der den linken und rechten Seitenlautsprechern (SL und SR) von der Signalquelle (11) über einen linken bzw. einen rechten Kanal zugeführten Signale,
  • - Einrichtungen (39, 40; 32, 41) zum Korrigieren von Pegel und Phase eines dem Mittenlautsprecher (SC) zugeführten Summensignals aus den Signalen des linken und des rechten Kanals,
  • - linke und rechte Hochpaßfilter (71 bzw. 74) zum Herausfiltern von Signalen mit oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz liegender Frequenz aus den Signalen des linken bzw. des rechten Kanals zur Speisung des linken bzw. des rechten Hochtöners (TL bzw. TR) und
  • - linke und rechte Pegeleinstelleinrichtungen (58, 72; 63, 75) zum Einstellen des Verhältnisses der Pegel der dem linken bzw. dem rechten Hochtöner (TL bzw. TR) zugeführten Signale in Bezug auf die Pegel der den linken und rechten Seitenlautsprechern (SL und SR) und dem Mittenlautsprecher (SC) zugeführten Signale gehören.

2. Schallwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der linke Hochtöner (TL) mit einer solchen Orientierung eingebaut ist, daß der von ihm ausgehende Schallpegel an der Stelle des linken Sitzes (4) und an der des rechten Sitzes (3) nahezu gleich ist, und
daß der rechte Hochtöner (TR) mit einer solchen Orientierung eingebaut ist, daß der von ihm ausgehende Schallpegel an der Stelle des rechten Sitzes (3) und an der des linken Sitzes (4) nahezu gleich ist.

3. Schallwiedergabesystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - eine mit dem Summensignal aus den Signalen des rechten und des linken Kanals gespeisten Korrektureinrichtung (50) zum Korrigieren reflektierter Wellen mit einer Entzerrereinrichtung (43) mit Frequenzcharakteristiken der an der rechten und der linken Wand (2a bzw. 2b) des Fahrzeuginnenraumes (2) reflektierten Schallwellen, einer Verzögerungseinrichtung (44) zum Kompensieren der Laufzeitdifferenz zwischen dem direkten Schall aus dem Mittenlautsprecher (SC) und den reflektierten Schallwellen, einer Einrichtung (45) zum Invertieren der Signalpolarität und einer Einrichtung (46) zum Einstellen des Dämpfungspegels entsprechend der Reflektivität der Wände (2a, 2b) und
• - Summiereinrichtungen(47) zum Aufsummieren des Ausgangssignals der Korrektureinrichtung (50) und des Summensignals aus den Signalen des rechten und des linken Kanals für eine anschließende Abgabe an den Mittenlautsprecher (SC).