EP0504562A1 - Tonwiedergabeanordnung für eine Tonwiedergabe mit einem Raumklangeffekt - Google Patents

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EP0504562A1 EP92101687A EP92101687A EP0504562A1 EP 0504562 A1 EP0504562 A1 EP 0504562A1 EP 92101687 A EP92101687 A EP 92101687A EP 92101687 A EP92101687 A EP 92101687A EP 0504562 A1 EP0504562 A1 EP 0504562A1
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    • H04S5/02—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo four-channel type, e.g. in which rear channel signals are derived from two-channel stereo signals
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    • H04R2499/10—General applications
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Definitions

  • the invention relates to a sound reproduction arrangement for a sound reproduction with a spatial sound effect according to the preamble of claim 1.
  • the listener is to be given the reproduction of a sound signal with the impression of a certain spatiality of the sound event in a space limited on all sides.
  • the listener gets the best hearing impression both in the sound image and in the spatial impression when the sound event emitted by the various loudspeakers arrives simultaneously at the location, the listening location, at which the listener is located. Therefore, such sound reproduction arrangements contain devices with which the electrical sound signals transmitted to the loudspeakers are so electrically or acoustically delayed that they arrive as sound signals at the particular listening location at the same time.
  • the sound image is more or less distorted at the listening location as a result of interference with disturbing reflections and standing acoustic waves on and between the boundary surfaces of the room. These disturbances occur the more disturbing the smaller the room in which the listening location is located. This applies in particular to the passenger compartment of a car. However, more and more demands are being made on the quality of sound reproduction in motor vehicle sound reproduction arrangements.
  • the invention has for its object to design an initially specified sound reproduction arrangement so that the quality of the sound reproduction at the listening location is significantly increased with little effort.
  • the outline 1 in Fig. 1 represents the outline in the diagram of a car, the passenger compartment 2 of which can be sounded through loudspeakers 11, 12, 21 and 22 of a sound reproduction arrangement 3.
  • the loudspeakers are connected to the signal output 4 of associated sound signal delay devices 13, 14, 23 and 24 of equalizers 15, 16, 25 and 26.
  • the two equalizers are fed by the sound signal outputs 19 and 29 of a sound reproduction device 6.
  • the sound reproduction device 6 contains a tuner (not shown in more detail) which transmits programs received from a transmitter as a sound signal via the sound reproduction device and the equalizers 15 and 25 to the loudspeaker channels 17 and 18 and 27 and 28 of the loudspeakers 11, 12, 21 and 22 .
  • a cassette recorder 5 is connected to the sound reproduction device 6, the sound events sampled from the tape can be transmitted to the loudspeaker channels instead of the programs received by the tuner.
  • the loudspeakers 11 and 21 are arranged in the area of the front seats 7 and 8 of the car and the loudspeakers 12 and 22 are arranged in the area of the rear seat 9 in the passenger compartment 2 of the car.
  • the delay time T11, T12, T21 and T22 of the sound signal delay devices 13, 14, 23 and 24 is set for the sound signals generated by the sound reproduction device such that the sound signals S11, S12, S21 and S22 emitted by the associated loudspeakers 11, 12, 21 and 22 Arrive simultaneously at a specific listening location 10, in the exemplary embodiment shown in the region of the head of the driver of the motor vehicle sitting on the left front seat 8 of the motor vehicle.
  • This setting of the delay times T11, T12, T21 and T22 of the sound signal delay devices of the sound reproduction device 3 for positioning the of the Loudspeakers 11, 12, 21 and 22 emitted sound signals S11, S12, S21 and S22 on the specific listening location 10 is the basic setting of the delay times for the specific listening location 10.
  • This basic setting is shown in the diagrams a) to d) of FIG. 3 by the bars Marked 31.1 to 31.4.
  • Diagram a) shows the delay times for loudspeaker channel 27 in bar form
  • diagram b) the delay times for loudspeaker channel 17
  • diagram c) the delay times for loudspeaker channel 28
  • diagram d) the delay times for loudspeaker channel 18
  • Diagram a) of FIG. 2 shows curve 32 of the frequency response of the sound level of a sound event arriving at listening location 10 for the basic setting of sound signal delay devices 13, 14, 23 and 24 shown in FIG. 3 by bars 31.1 to 31.4.
  • the reflections and standing waves that arise during sound radiation produce a large number of dips 33 and bursts 34 in the frequency response of the level curve, which significantly impair the quality of the sound image of the transmitted sound event at the listening location 10.
  • the sound signal delay devices 13, 14, 23 and 24 contain additional setting devices 20, on which the delay time for the positioning of the listening location by a certain distance A11, A12, A21, A22 from the basic setting within the permissible, by the bars 35.1 to 35.4 of the bar graphs in FIG. 3 shown fluctuation ranges can be changed.
  • the respective storage A11 to A22 of the delay time of the individual sound signal delay devices can be set by the delay time of the basic setting in such a way that the individual sound signals S11, S12, S21 and S22 emitted by the loudspeakers 11, 12, 21 and 22 are shifted in phase to the listening location 10 in such a way that a smooth curve 36 of the frequency response of the sound level is produced at the listening location 10, as is shown in diagram b) of FIG. 2 by the smoothed frequency response curve 36 of the sound level at the listening location 10.
  • the delay times of the audio signal delay devices set in this way for smoothing the frequency response curve 36 of the sound level at the listening location 10 are shown schematically in the bar graphs a) to d) of FIG. 3 by the bars 38.1 to 38.4 and the associated shelves A11 to A22 by the bars 37.1 to 37.4 shown.

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Abstract

Bei einer Tonwiedergabeanordnung (3) für eine Tonwiedergabe mit einem Raumklangeffekt an einem bestimmten Hörort (10) in einem allseitig begrenzten Raum, insbesondere dem Fahrgastraum (2) eines PKWs (1) sind in diesem Raum Lautsprecher (11, 12, 21, 22) so angeordnet, daß sie einen Raumklang erzeugen. Damit dieser Raumklangeffekt an einem bestimmten Hörort (10) positioniert wird, ist an Tonsignalverzögerungseinrichtungen (13, 14, 23, 24) in den Lautsprecherkanälen (17, 18, 27, 28) eine bestimmte Verzögerungszeit als Grundeinstellung vorgesehen. Für die Einstellung der Grundeinstellung besteht eine beträchtliche Schwankungsbreite, innerhalb der eine Änderung des Raumklangeffektes am Hörort nicht hörbar ist. Diese Schwankungsbreite wird zusätzlich ausgenutzt, die Verzögerungszeiten innerhalb des Schwankungsbereiches so einzustellen, daß zusätzlich eine Glättung des Frequenzganges des Schallpegels am Hörort erreicht wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tonwiedergabeanordnung für eine Tonwiedergabe mit einem Raumklangeffekt gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Mit einer derartigen Tonwiedergabeanordnung soll dem Hörer in einem allseitig begrenzten Raum die Wiedergabe eines Tonsignales mit dem Eindruck einer gewissen Räumlichkeit des Tonereignisses vermittelt werden. Dazu ist eine räumliche Anordnung der Lautsprecher bezüglich des Hörers erforderlich, durch die eine Schallabstrahlung von mehreren Seiten her auf den Hörer einwirkt. Den besten Höreindruck sowohl im Klangbild als auch im Raumeindruck erhält der Hörer, wenn das von den verschiedenen Lautsprechern abgestrahlte Tonereignis gleichzeitig an dem Ort, dem Hörort, eintrifft, an dem sich der Hörer befindet. Deshalb enthalten derartige Tonwiedergabeanordnungen Einrichtungen, mit denen die zu den Lautsprechern übertragenen elektrischen Tonsignale so elektrisch oder akustisch verzögert werden, daß sie als Schallsignale an dem bestimmten Hörort gleichzeitig ankommen.
  • Dennoch tritt am Hörort mehr oder weniger eine Verfälschung des Klangbildes ein infolge von Interferenzen mit störenden Reflexionen und stehenden akustischen Wellen an und zwischen den Begrenzungsflächen des Raumes. Diese Störungen treten umso störender auf, je kleiner der Raum ist, in dem sich der Hörort befindet. Dies gilt insbesondere für den Fahrgastraum eines PKWs. Immer mehr werden jedoch gerade an die Qualität der Tonwiedergabe in Kraftfahrzeuge installierter Tonwiedergabeanordnungen stets wachsende Anforderungen gestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs angegebene Tonwiedergabeanordnung so auszugestalten, daß die Qualität der Tonwiedergabe am Hörort mit wenig aufwendigen Mitteln wesentlich erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, daß einerseits zur Einstellung der Verzögerungszeiten für die Definition eines bestimmten Hörortes innerhalb eines allseitig begrenzten Raumes keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit dieser die Grundeinstellung bildenden Verzögerungszeiten für die Tonsignale erforderlich ist und daß andererseits bestimmte Ablagen von dieser Grundeinstellung, die nicht über die zulässige Toleranzbreite der Grundeinstellung hinausgehen, in ihrem Zusammenwirken dazu führen, den frequenzabhängigen Schallpegelverlauf am Hörort des von den Lautsprechern der Anordnung abgestrahlten Schallfeldes von interferenzabhängigen Aus- oder Einbrüchen weitgehend zu befreien und einen hinreichend glatten Kurvenverlauf zu erzielen. Für die Einstellung derartiger Ablagen der Verzögerungszeit von einer Grundeinstellung ist es in den meisten Fällen lediglich erforderlich, vorhandene einstellbare Tonsignalverzögerungseinrichtungen zusätzlich derart auszugestalten, daß sie in einem engen Zeitverzögerungsbereich von etwa +/- 1,5 ms feiner oder in kleinern Stufen einstellbar sind. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Tonsignalverzögerungseinrichtungen Bestandteile eines Equalizers sind oder getrennt in den Lautsprecherkanälen angeordnet sind. Die Maßnahmen nach der Erfindung führen auch dazu, daß die Anzahl der Bänder der Equalizer wesentlich herabgesetzt werden kann, ohne daß dadurch die Qualität des Equalizers wesentlich gemindert wird.
  • Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines PKWs mit einer Tonwiedergabeanordnung für eine Tonwiedergabe mit einem Raumklangeffekt;
    Fig. 2
    zwei Diagramme (a)) und (b)) über den frequenzabhängigen Schallpegelverlauf am Hörort einer Tonsignalwiedergabe ohne a) und mit b) durch Einstellung einer Verzögerungsablage geglättetem Pegelverlauf;
    Fig. 3
    Diagramme a) bis d) mit den Verzögerungszeiten der den zugehörigen Lautsprechern zugeleiteten Tonsignale.
  • Die Umrißlinie 1 in Fig. 1 stellt im Schema die Umrißlinie eines PKWs dar, dessen Fahrgastraum 2 durch Lautsprecher 11, 12, 21 und 22 einer Tonwiedergabeanordnung 3 beschallt werden kann. Die Lautsprecher sind an den Signalausgang 4 ihnen zugehöriger Tonsignalverzögerungseinrichtungen 13, 14, 23 und 24 zugehöriger Equalizer 15, 16, 25 und 26 angeschlossen. Die beiden Equalizer werden von den Tonsignalausgängen 19 und 29 eines Tonwiedergabegerätes 6 gespeist. Das Tonwiedergabegerät 6 enthält im dargestellten Ausführungsbeispiel einen nicht näher dargestellten Tuner, der von einem Sender empfangene Sendungen als Tonsignal über das Tonwiedergabegerät und die Equalizer 15 und 25 auf die Lautsprecherkanäle 17 und 18 sowie 27 und 28 der Lautsprecher 11, 12, 21 und 22 überträgt. Als weitere Tonquelle ist an das Tonwiedergabegerät 6 ein Kassettenrecorder 5 angeschlossen, dessen vom Band abgetastete Tonereignisse anstelle der vom Tuner empfangenen Sendungen auf die Lautsprecherkanäle übertragen werden können.
  • Die Lautsprecher 11 und 21 sind im Bereich der Vordersitze 7 und 8 des PKWs und die Lautsprecher 12 und 22 sind im Bereich des Rücksitzes 9 im Fahrgastraum 2 des PKWs angeordnet. Die Verzögerungszeit T11, T12, T21 und T22 der Tonsignalverzögerungseinrichtungen 13, 14, 23 und 24 ist für die vom Tonwiedergabegerät erzeugten Tonsignale so eingestellt, daß die von den zugehörigen Lautsprechern 11, 12, 21 und 22 abgestrahlten Schallsignale S11, S12, S21 und S22 gleichzeitig an einem bestimmten Hörort 10 eintreffen, im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich des Kopfes des auf dem linken Vordersitz 8 des Kraftfahrzeuges sitzenden Fahrers des Kraftfahrzeuges. Diese Einstellung der Verzögerungszeiten T11, T12, T21 und T22 der Tonsignalverzögerungseinrichtungen der Tonwiedergabeanordnung 3 zur Positionierung der von den Lautsprechern 11, 12, 21 und 22 abgestrahlten Schallsignale S11, S12, S21 und S22 auf den bestimmten Hörort 10 ist die Grundeinstellung der Verzögerungszeiten für den bestimmten Hörort 10. Diese Grundeinstellung ist in den Diagrammen a) bis d) der Figur 3 durch die Balken 31.1 bis 31.4 gekennzeichnet. Das Diagramm a) stellt in Balkenform die Verzögerungszeiten für den Lautsprecherkanal 27, das Diagramm b) die Verzögerungszeiten für den Lautsprecherkanal 17, das Diagramm c) die Verzögerungszeiten für den Lautsprecherkanal 28 und das Diagramm d) die Verzögerungszeiten des Lautsprecherkanales 18 schematisch dar. An die Genauigkeit der Verzögerungszeiten der in Figur 3 durch die Balken 31.1 bis 31.4 dargestellten Verzögerungszeiten der Grundeinstellung bestehen, wie festgestellt wurde, keine hohen Anforderungen. In die Balkendiagramme a) bis d) der Figur 3 ist durch einen Balken 35.1 bis 35.4 der Bereich angegeben, innerhalb dem die Verzögerungszeit der Grundeinstellung verändert werden kann, ohne daß der Raumeindruck des von den Lautsprechern 11 bis 22 an den Hörort 10 übertragenen Schallereignisses hörbar gemindert wird.
  • Im Diagramm a) der Figur 2 ist die Kurve 32 des Frequenzganges des Schallpegels eines am Hörort 10 eintreffenden Schallereignisses für die in Figur 3 durch die Balken 31.1 bis 31.4 dargestellte Grundeinstellung der Tonsignalverzögerungseinrichtungen 13, 14, 23 und 24 dargestellt. Die bei der Schallabstrahlung entstehenden Reflexionen und stehenden Wellen erzeugen am Frequenzgang der Pegelkurve 32 Einbrüche 33 und Ausbrüche 34 in größerer Zahl, die die Qualität des Klangbildes des übertragenen Tonereignisses am Hörort 10 wesentlich beeinträchtigen. Die Tonsignalverzögerungseinrichtungen 13, 14, 23 und 24 enthalten zusätzliche Einstellvorrichtungen 20, an denen die Verzögerungszeit für die Positionierung des Hörortes um eine bestimmte Ablage A11, A12, A21, A22 von der Grundeinstellung innerhalb der zulässigen, durch die Balken 35.1 bis 35.4 der Balkendiagramme der Figur 3 dargestellten Schwankungsbereiche verändert werden kann. Mittels dieser Verstellvorrichtungen kann nach einem bestimmten Verfahren die jeweilige Ablage A11 bis A22 der Verzögerungszeit der einzelnen Tonsignalverzögerungseinrichtungen von der Verzögerungszeit der Grundeinstellung derart eingestellt werden, daß die einzelnen von den Lautsprechern 11, 12, 21 und 22 abgestrahlten Schallsignale S11, S12, S21 und S22 zum Hörort 10 so in der Phase verschoben sind, daß am Hörort 10 eine glatte Kurve 36 des Frequenzganges des Schallpegels entsteht, wie im Diagramm b) der Figur 2 durch die geglättete Frequenzgangkurve 36 des Schallpegels am Hörort 10 gezeigt wird. Die auf diese Weise zur Glättung der Frequenzgangkurve 36 des Schallpegels am Hörort 10 eingestellten Verzögerungszeiten der Tonsignalverzögerungseinrichtungen sind in den Balkendiagrammen a) bis d) der Figur 3 durch die Balken 38.1 bis 38.4 und die zugehörigen Ablagen A11 bis A22 durch die Balken 37.1 bis 37.4 schematisch dargestellt.

Claims (3)

  1. Tonwiedergabeanordnung für eine Tonwiedergabe mit einem Raumeffekt wenigstens an einem bestimmten Hörort in einem allseitig begrenzten Raum (2)
    - mit mehreren Lautsprechern in einer für die Erzeugung des Raumklanges geeigneten Anordnung
    - und mit in den Lautsprecherkanälen (17, 18, 27, 28) angeordneten, einstellbaren Tonsignalverzögerungseinrichtungen zur Einstellung des Hörortes,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Lautsprechern (11, 12, 21, 22) zugeordneten Tonsignalverzögerungseinrichtungen (13, 14, 23, 24) eine Ablage (A11, A12, A21, A22) der Verzögerungszeit von der für die Positionierung des bestimmten Hörortes (10) erforderlichen Grundeinstellung (31.1 bis 31.4) der Verzögerungszeiten (T11, T12, T21, T22) der elektrischen Tonsignale zu den Lautsprechern derart eingestellt ist, daß ohne einen Verlust der Positionierung des Hörortes der von den Lautsprechern am Hörort erzeugte Frequenzgang (36) des Schallpegels von interferenzabhängigen Pegelabweichungen (33, 34) weitgehend befreit ist.
  2. Tonwiedergabeanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der allseitig begrenzte Raum der Fahrgastraum (2) eines PKWs (1) ist.
  3. Tonwiedergabeanordnung nach Anspruch 1 oder 2
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Tonsignalverzögerungseinrichtungen zur Einstellung der Ablage (A11, A12, A21, A22) der Verzögerungszeit (38.1 bis 38.4) von der Grundeinstellung (31.1 bis 31.4) die Tonsignalverzögerungseinrichtungen (13, 14, 23, 24) von die Lautsprecherkanäle (17, 18, 27, 28) speisenden Equalizern (15, 16, 25, 26) sind, die eine Einstellvorrichtung (20) zur Einstellung der Ablage der Verzögerungszeit für die Glättung des Frequenzganges (36) des Schallpegels am Hörort (10) von der Grundeinstellung der für den bestimmten Hörort erforderlichen Verzögerungszeiten (T11, T12, T21, T22) enthalten.
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