DE4136022A1 - Vorrichtung zum ausweiten und steuern von schallfeldern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausweiten und Steuern von Schallfeldern, die dazu ausgelegt ist, die Asymmetrie von Schallfeldern zu korri­ gieren, die beispielsweise im Innenraum eines Fahrzeugs auftreten, wenn stereophone Signale durch Lautsprecher wiedergegeben werden, die in bezug auf die Hörposition lateral asymmetrisch angebracht sind, sowie die Schall­ felder auszuweiten, um eine gute raumfüllende stereophone Wiedergabe zu erhalten.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht die Entstehung asymmetrischer Schallfelder im Inneren 51 eines Fahrzeugs. Dabei wird vom in Japan üblichen Linksverkehr ausgegangen. In Stereo­ anlagen für Fahrzeuge ist der Lautsprecher sr des rechten Kanals in einer Position vorne rechts bezüglich des Fahrer­ sitzes 52 angebracht, während der Lautsprecher sl des linken Kanals vorne links in bezug auf den Beifahrersitz 53 im Inneren 51 des Fahrzeugs angebracht ist, wie in Fig. 2(1) gezeigt. Die Lautsprecher sl, sr sind beispiels­ weise im Instrumentenpaneel 54 eingebaut.

Bei einer typischen Anordnung gemäß dem Stand der Technik werden akustische Signale von einer akustischen Signal­ quelle den Lautsprechern sl, sr zugeführt, wobei zwischen ihnen lediglich ein Links-Rechts-Ausgleich vorgenommen wird, indem die jeweiligen Pegel eingestellt werden.

Betrachtet man nun die Position des Fahrers 55 hinsicht­ lich der Fig. 2(2), wird somit dann, wenn Schall gleichen Energiepegels aus den Lautsprechern sl, sr kommt, dem Gehör des Fahrers 55 nicht akustische Energie gleichver­ teilt zwischen linkem und rechtem Lautsprecher sl, sr zugeführt, stattdessen wird der Lautsprecher sr hervor­ stechen, da er näher am Fahrer 55 angeordnet ist.

Die Position einer virtuellen Schallquelle, die prin­ zipiell möglichst genau vor dem Fahrer 55 liegen sollte, wie durch Bezugszeichen l51 angedeutet, wird somit zum Lautsprecher sr hin verschoben, wie durch das Bezugs­ zeichen 57 angedeutet. Aber selbst wenn ein Ausgleich wie oben beschrieben vorgenommen wird, kann die Vertei­ lung der akustischen Energie zwischen der rechten Seite und der linken Seite nicht ausgeglichen werden, so daß der Winkel der seitlichen Abweichung bzw. die Verschiebung der Schallfelder nicht ausgeglichen werden kann.

Bei vorbekannten Stereoanlagen für Fahrzeuge tritt somit das Problem auf, daß die Wahrnehmungsrichtung eines Schall­ eindrucks aus Sicht der Hörposition von der Vorwärtsrich­ tung abweicht, so daß sich ein asymmetrischer Höreindruck ergibt, wodurch eine naturgetreue und raumfüllende Wieder­ gabe verhindert wird.

Die US-PS 48 66 776 beschreibt einen Versuch, dieses Pro­ blem zu lösen. Bei diesem System wird zwischen den Laut­ sprechern sl, sr des linken bzw. des rechten Kanals im Instrumentenpaneel 54 ein mittiger Lautsprecher sc ange­ bracht. Im mittleren Lautsprecher sc werden Signale, die durch Addition der akustischen Signale des linken und des rechten Kanals erzeugt werden, in akustische Schwin­ gungen umgewandelt.

Für den Sitz 52 auf der rechten Seite wird nun bezüglich der Vorwärtsrichtung des Fahrzeuginnenraums 51 das Schallfeld durch den Lautsprecher sr des rechten Kanals und den mittleren Lautsprecher sc gebildet. Für den Sitz 53 auf der linken Seite dagegen wird das Schallfeld durch den Lautsprecher sl des linken Kanals und den mittleren Lautsprecher sc gebildet. Auf diese Weise wird ein Schallfeld erzeugt, das sowohl für den Sitz 52 auf der rechten Seite als auch für den Sitz 53 auf der linken Seite zwischen linkem und rechtem Kanal einigermaßen ausgewogen ist.

Bei dieser vorbekannten Anordnung ist jedoch der Laut­ sprecher sr des rechten Kanals in bezug auf die durch Bezugszeichen l51 angedeutete Vorwärtsrichtung unter einem Winkel R51 angebracht, wohingegen der mittlere Lautsprecher sc in bezug auf die Vorwärtsrichtung l51 unter einem Winkel R52 angebracht ist, wobei der Winkel R52 größer als der Winkel R51 ist. Der Schall, den der Fahrer 55 hört, weist somit die gleiche Phasenabweichung entsprechend dem Ent­ fernungsunterschied zwischen der Hörposition des Fahrers 55 und den jeweiligen Lautsprechern sr, sc auf, wie weiter oben beschrieben.

Ein weiteres Problem entsteht aufgrund der Tatsache, daß der Innenraum 51 ein begrenzter akustischer Raum ist. Durch die Begrenzung der Montagepositionen der Lautsprecher sl, sr, ist der durch Bezugszeichen R51 angedeutete Divergenzwinkel kleiner als 30°, ein Winkel, der ein ideales Schallfeld bilden kann. Insbesondere kann, aus Sicht der Position des Fahrers 55, die Richtung der Quelle des Schalls des rechten Kanals nicht außerhalb des Lautsprechers sr lokali­ siert werden, wenn der Lautsprecher sr unter einem relativ kleinen Divergenzwinkel angebracht ist. Somit ergibt sich ein vergleichsweise schmales Schallfeld mit geringem Raum­ füllungsgrad, das einen unnatürlichen Eindruck hinterläßt.

Das gleiche Problem tritt beispielsweise bei Fernsehern auf, bei denen der rechte und der linke Lautsprecher ledig­ lich einen kleinen Abstand voneinander haben. Wenn sich der Betrachter vom Bildschirm weg zu einer Position begibt, die zum Betrachten des Bildschirms geeignet ist, wird der Divergenzwinkel aufgrund der nur gering beabstandeten Lautsprecher kleiner, so daß der Betrachter einen unnatur­ lichen Eindruck erhält, der Raumfüllungsgrad ist gering.

Ein weiterer Versuch, diese Nachteile zu überwinden, ist in der US-PS 49 53 219 beschrieben. Hier wird in Abhängig­ keit von der zuvor gemessenen Nachhallzeit innerhalb des Innenraums 51 des Fahrzeugs eine Verzögerungsperiode zur Ausbildung von Nachhallschallen gewählt, so daß Nachhall­ schalle eines geeigneten Pegels erzeugt werden, um die mangelnde Natürlichkeit bzw. den mangelnden Raumfüllungs­ grad zu kompensieren.

Man erhält aber noch keine weite Verteilung von Grund­ schallen, wie beispielsweise stimmhafte Schalle, indem man lediglich die Nachhallschalle kompensiert. Es ist somit schwierig, die Natürlichkeit und Raumfüllung der Wiedergabe ausreichend zu verbessern.

Eine andere Anordnung zur Lösung der oben genannten Pro­ bleme wird im japanischen Patent JP 1-40 560 beschrieben. Hier werden Nachhallschalle addiert. Zusätzlich werden beispielsweise für die Position des Fahrers 55 die akusti­ schen Signale des rechten Kanals, die im allgemeinen vom Lautsprecher sr ausgegeben werden, bezüglich ihrer Phasen­ lage und ihres Pegels eingestellt, und eingestellte akusti­ sche Signale werden vom Lautsprecher sl des linken Kanals ausgegeben. Hierdurch können einige gute Ergebnisse erhal­ ten werden, die ungefähr denen gleichen, die man erhält, wenn der Lautsprecher sr des rechten Kanals an einer durch Bezugszeichen sra bezeichneten Position angebracht wäre. Durch die Ausweitung des Schallfelds und die Zugabe von Nachhallschallen kann man somit den Raumfüllungseindruck und die Natürlichkeit der Wiedergabe verbessern.

Grundsätzlich hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schalle von deren Frequenz ab. Außerdem wird, insbeson­ dere im Innenraum eines Fahrzeugs, die Schallübertragungs­ kennlinie stark von der Frequenz des Schalls abhängen. Beim Einstellen der Phase und des Pegels des akustischen Signals ist es somit notwendig, das akustische Signal in mehrere Frequenzbänder zu unterteilen, wobei dann Korrekturbeträge für Phase und Pegel für die jeweiligen Frequenzbänder festgelegt werden.

Die bisher bekannten Stereowiedergabegeräte sind so kon­ struiert, daß die jeweils eingestellten Korrekturbeträge individuell verändert werden können, um einen Divergenz­ winkel einstellen zu können, den der Hörer wünscht. Dies erfordert einen sehr mühsamen Vorgang. Speziell bei Stereo­ anlagen für Fahrzeuge stört ein derartiger Vorgang die Aufmerksamkeit des Fahrers während des Fahrens.

Es wurde außerdem ein Stereowiedergabegerät vorgeschlagen, bei dem wirksame Schalle, wie der zuerst reflektierte Schall und Nachhall den akustischen Signalen von einem Tonbandwiedergabegerät oder einem Radioempfänger hinzu­ addiert werden, wodurch die Schalle mit vollem Raumfüllungs­ grad und guter Natürlichkeit wiedergegeben werden. Dement­ sprechend ergibt sich auch bei dieser Anordnung ein sehr mühsamer Vorgang des Einstellens des Divergenzwinkels des Schallfelds.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Aufweitung und zur Steuerung von Schallfeldern anzugeben, insbesondere eine, die in der Lage ist, breite und lateral symmetrische Schallfelder durch einen einfachen Vorgang zu erzeugen und Schalle mit hohem Raumfüllungsgrad und großer Natürlichkeit wiederzugeben.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Die Vorrichtung zum Aufweiten und Steuern von Schallfeldern weist eine Signalquelle zum Ausgeben von Signalen des linken und des rechten Kanals auf, Einrichtungen, die die Phase und/oder den Pegel der Signale des linken und des rechten Kanals, die von der Signalquelle ausgegeben werden, korrigieren, um Nebensprechsignale bzw. Kreuz­ kopplungssignale des rechten bzw. linken Kanals zu erzeugen, Einrichtungen zum Korrigieren der Pegel der Signale des linken und des rechten Kanals, die von der Signalquelle ausgegeben werden, um Einstellsignale für das Nebensprechen des rechten bzw. des linken Kanals zu erzeugen, und Ein­ richtungen, um die Nebensprechsignale und die Einstellsignale für das Nebensprechen des linken bzw. des rechten Kanals jeweils zu den entsprechenden Signalen des linken und des rechten Kanals zu addieren, die von der Signalquelle ausgegeben werden, wobei die sich ergebenden Signale von den entsprechenden Lautsprechern des linken und des rechten Kanals ausgegeben werden.

Erfindungsgemäß sind der Lautsprecher des linken Kanals sowie der des rechten Kanals, die zur stereophonen Wieder­ gabe verwendet werden, wie im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet, insbesondere unter Winkeln, die bezüglich der Vorwärtsrichtung und aus der Hörposition gesehen, verschieden sind.

Eine Signalquelle, wie beispielsweise ein Magnetbandwieder­ gabegerät, oder ein Radioempfänger, gibt Signale für den linken und den rechten Kanal aus. Diese Signale werden in die Einrichtungen zum Erzeugen des Nebensprechsignals sowie in die Einrichtungen zum Erzeugen des Einstellsignals für das Nebensprechen eingegeben.

Die Einrichtung zum Erzeugen des Nebensprechsignals korri­ giert die Phase und/oder den Pegel der in sie eingegebenen Signale des linken und des rechten Kanals, um die Neben­ sprechsignale jeweils für den rechten und den linken Kanal zu erzeugen. Die Einrichtung zum Erzeugen des Einstellsignals für das Nebensprechen korrigiert den Pegel der in sie eingegebenen Signale des linken und des rechten Kanals, um Signale zur Einstellung des Nebensprechens jeweils für den rechten und den linken Kanal zu erzeugen.

Die jeweils zueinander gehörigen Nebensprechsignale, Einstellsignale für das Nebensprechen und Signale von der Signalquelle werden in den Addiereinrichtungen jeweils addiert und an die Lautsprecher des entsprechenden Kanals ausgegeben.

Somit kann selbst für eine Hörposition, bezüglich derer die Lautsprecher des linken bzw. des rechten Kanals in unterschiedlichen Winkelstellungen angebracht sind, ein lateral symmetrisches Schallfeld erzeugt werden, bei dem man den Eindruck hat, daß der Schall bezüglich der Hör­ position von vorne kommt, indem die Korrekturbeträge für Phase und Pegel für die Signale in den Einrichtungen zum Erzeugen des Nebensprechsignals bzw. des Kreuzkopplungs­ signals eingestellt werden. Darüber hinaus kann der Divergenzwinkel des Schallfelds einfach dadurch geändert werden, daß die Pegelkorrekturbeträge für das Signal in den Einrichtungen zum Erzeugen des Einstellsignals für das Nebensprechen eingestellt werden.

Außerdem kann das Schallfeld von abhängigen Schallen, wie beispielsweise anfänglich reflektierte Schalle und Nachhallschalle, die von den Grundschallen abhängen, bezüglich seiner seitlichen Asymmetrie korrigiert werden und aufgeweitet und gesteuert werden, ähnlich wie oben beschrieben, indem die Signale von der Signalquelle genauso wie die Grundschalle behandelt werden. In diesem Zusammenhang kann es sinnvoll sein, daß für die abhängigen Schalle zusätzlich Einrichtungen zur Erzeugung des Nebensprechsignals sowie Einrichtungen zur Erzeugung des Einstellsignals für das Nebensprechen vorgesehen sind, und Ausgaben der entsprechenden Kanäle von den jeweiligen Erzeugungsein­ richtungen werden, nachdem sie addiert wurden, als Schall von einem gemeinsamen Lautsprecher ausgegeben.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung zum Aufweiten und Steuern von Schallfeldern weist eine Signalquelle zum Ausgeben von Signalen eines linken und eines rechten Kanals an entsprechende Lautsprecher des linken und rechten Kanals auf, Einrichtungen, die die Phase und/oder den Pegel des von der Signalquelle ausgegebenen Signals des linken und des rechten Kanals korrigieren, um ein Nebensprechsignal zu erzeugen, Einrichtungen zum Korrigieren des Pegels des von der Signalquelle ausgegebenen Signals des linken und des rechten Kanals, um ein Signal zum Einstellen des Neben­ sprechens zu erzeugen, und Einrichtungen zum Addieren des Nebensprechsignals und des Einstellsignals für das Nebensprechen sowie zum Ausgeben des addierten Signals an einen Mittelkanallautsprecher, der zwischen linkem und rechten Lautsprecher angebracht ist.

Erfindungsgemäß werden die von der Signalquelle stammenden Signale des linken und des rechten Kanals an den jeweils entsprechenden Lautsprecher für den linken und den rechten Kanal ausgegeben, und ebenso an die Einrichtungen zum Erzeugen des Nebensprechsignals sowie an die Einrichtungen zum Erzeugen des Einstellsignals für das Nebensprechen.

Die Einrichtungen zum Erzeugen des Nebensprechsignals korrigieren die Phase und/oder den Pegel der in sie ein­ gegebenen Signale (entweder nur die Phase oder nur den Pegel oder beide gemeinsam), um das Nebensprechsignal zu erzeugen. Die Einrichtungen zum Erzeugen des Justiersignals für das Nebensprechen korrigieren den Pegel des eingegebenen Signals, um das Signal zur Einstellung des Nebensprechens zu erzeugen. Das Nebensprechsignal und das Einstellsignal für das Nebensprechen werden in den Addiereinrichtungen addiert und an den mittleren Lautsprecher, der zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher angebracht ist, ausgegeben.

Auf diese Weise werden lateral symmetrische Schallfelder erzeugt, bei denen man sowohl von einer linken als auch von einer rechten Hörposition aus den Eindruck hat, daß der Schall von vorne kommt. Durch Einstellung des Korrektur­ betrags für das Einstellsignal für das Nebensprechen kann außerdem auf einfache Weise der Divergenzwinkel des Schallfelds eingestellt werden.

Es kann außerdem sinnvoll sein, daß akustische Signale von abhängigen Schallen auf der Grundlage der durch die Signalquelle ausgegebenen Signale erzeugt werden und in einer Weise ähnlich der oben beschriebenen von den linken und rechten Lautsprechern abgestrahlt werden. Außerdem können das Nebensprechsignal und das Einstellsignal für das Nebensprechen von den Signalen von abhängigen Schallen abgeleitet und aus ihnen erzeugt werden und von einem mittleren Lautsprecher abgestrahlt werden.

Im folgenden werden bezugnehmend auf die Figuren einzelne Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus eines akustischen Wiedergabegeräts für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(1) eine Draufsicht zur Erklärung des Standes der Technik,

Fig. 2(2) eine Graphik zur Darstellung der akustischen Energieverteilung für den Gehörsinn eines Fahrers,

Fig. 3 ein funktionelles Blockdiagramm zur Er­ klärung der Signalverarbeitungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14,

Fig. 4 ein funktionelles Blockdiagramm zur ge­ nauen Erklärung der Einheit C1 zur Er­ zeugung des Nebensprechens,

Fig. 5(1) bis 5(4) sind Draufsichten, um jeweils die Funktions­ weise der Schallfeldsteuerungseinheiten U1 bis U3 zu erklären,

Fig. 6 eine Draufsicht, die den erfindungsgemäßen Aufweitungseffekt zeigt,

Fig. 7 ein funktionelles Blockdiagramm zur Er­ klärung der Signalverarbeitungseinheit 14a gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 8 ein Blockdiagramm des elektrischen Teils eines akustischen Wiedergabegeräts 1b für Fahrzeuge gemäß einer anderen erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 9 ein funktionelles Blockdiagramm zur Er­ klärung der Signalverarbeitungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14b,

Fig. 10 ein funktionelles Blockdiagramm zur ge­ nauen Erklärung der Einheit C1b zur Er­ zeugung des Nebensprechens,

Fig. 11(1) bis 11(4) Draufsichten zur Erklärung der Wirkungs­ weise von Schallfeldsteuerungseinheiten U1b bis U3b,

Fig. 12 eine Draufsicht, die den Aufweitungs­ effekt für Schallfelder bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt,

Fig. 13 ein funktionelles Blockdiagramm zur Er­ klärung der Signalverarbeitungseinheit 14c gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 14 ein Blockdiagramm der elektrischen Anlage eines akustischen Wiedergabegeräts 10 für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 15 ein funktionelles Blockdiagramm zur Er­ klärung der Signalverarbeitungseinheit 15,

Fig. 16 ein Graph, der akustische Spektren von Grundschallen und tatsächlichen Schallen darstellt, und

Fig. 17 ein Blockdiagramm des elektrischen Auf­ baus eines akustischen Wiedergabegeräts 10b für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau eines akustischen Wiedergabegeräts 1 für ein Fahrzeug gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Im Innenraum 2 eines Fahrzeugs sind Lautsprecher SL, SR im Instrumentenpaneel 5 montiert und vor dem Fahrersitz 3 und dem Beifahrersitz 4 angebracht. Der Lautsprecher SL ist auf der linken Seite angebracht, wohingegen der Laut­ sprecher SR auf der rechten Seite ausgehend von der Vor­ wärtsrichtung bezüglich Fahrersitz 3 und Beifahrersitz 4 angebracht ist.

Wie schon eingangs erwähnt, sind die hier erwähnten Aus­ führungsbeispiele auf die Fälle zugeschnitten, in denen der Fahrer auf der rechten Seite des Fahrzeugs sitzt, da in Japan Linksverkehr herrscht. Es versteht sich von selbst, daß dann, wenn die vorliegende Erfindung in Fahrzeugen, die für Rechtsverkehr gebaut sind, angewendet werden soll, gegebenenfalls die Angaben spiegelverkehrt zu nehmen sind.

Ein akustisches Signal des linken Kanals wird auf eine Leitung 12 gegeben, wohingegen ein akustisches Signal des rechten Kanals auf eine Leitung 13 gegeben wird, beide stammen von einer akustischen Signalquelle 11, wie beispiels­ weise einem Magnetbandwiedergabegerät oder einem Radioempfän­ ger. Die akustischen Signale des linken und des rechten Kanals werden jeweils in digitale akustische Signale durch Analog/Digital-Wandler ADDL, ADDR umgewandelt und dann in die Signalverarbeitungseinheit 14 eingegeben.

Die Signalverarbeitungseinheit 14 kann ein sog. Digital­ signalprozessor oder etwas ähnliches sein. Die Signal­ verarbeitungseinheit 14 weist einen Speicher 14M auf. Außerdem ist eine Steuerungseinheit 18 vorhanden, die die arithmetischen Vorgänge in der Signalverarbeitungs­ einheit 14 nach Maßgabe von Eingaben der Eingabeeinheit 17 steuert. Die Signalverarbeitungseinheit 14 führt bei­ spielsweise Verzögerungsverarbeitungen mittels des Spei­ chers 14M nach Maßgabe von Steuerungssignalen aus, die von der Steuerungseinheit 18 kommen. Die Signalverarbei­ tungseinheit 14 korrigiert die Phase und/oder den Pegel der akustischen Signale in einer noch zu beschreibenden Weise (nur die Phase oder nur den Pegel oder Pegel und Phase gemeinsam).

Die digitalen akustischen Signale für den rechten und den linken Kanal, die von der Signalverarbeitungseinheit 14 ausgegeben werden, werden in analoge akustische Signale jeweils mittels Digital/Analog-Wandler DADL, DADR umgewan­ delt. Über Leistungsverstärker AMPL, AMPR, die entsprechend den Digital/Analog-Wandlern DADL, DADR vorgesehen sind, werden die sich ergebenden analogen akustischen Signale an die Lautsprecher SL, SR ausgegeben, so daß Schall entsteht.

Fig. 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm zur Erläuterung der Signalverarbeitungsvorgänge in der Signalverarbeitungs­ einheit 14. Diese weist Signalverarbeitungsblöcke einschließ­ lich Schallfeldsteuerungseinheiten U1 bis U3 auf, Filter­ einheiten F4L, F4R; F5L, F5R, Verzögerungseinheiten T4L, T4R; T5L, T5R, Puffer BL, BR und Addiereinheiten ML, MR.

Die Ubertragungskennlinien von Schallen hängen im allge­ meinen von deren Frequenzen ab. Deswegen wird, um die Phase in allen Frequenzbändern, die am Eingang des Gehörs eines Hörers 3a, 4a auf dem Fahrersitz 3 bzw. dem Beifahrersitz 4 anliegen, anzugleichen, das akustische Signal in vorbestimmte Frequenzbänder unterteilt und dann in den Schallfeldsteuerungseinheiten U1 bis U3 korrigiert. Letztere steuern u. a. die Richtung, aus der ein Schall durch einen Hörer wahrgenommen wird.

Das akustische Signal des linken Kanals, das in die Schall­ feldsteuerungseinheit U1 eingegeben wird, wird in eine Bandpaßfiltereinheit (im weiteren BPF genannt) F1L einge­ geben, die Signalkomponenten des akustischen Signals in einem Frequenzband f1 herausfiltert, die durch die Schall­ feldsteuerungseinheit U1 bearbeitet werden sollen, bei­ spielsweise Signalkomponenten zwischen 200 und 400 Hz. Die Ausgabe des BPF F1L wird in die Einheit C1 zur Er­ zeugung des Nebensprechens, die weiter unten beschrieben wird, eingegeben. In gleicher Weise weist das akustische Signal des rechten Kanals Signalkomponenten in einem Fre­ quenzband f1 auf, die im BPF F1R ausgefiltert werden und die dann in die Einheit C1 zur Erzeugung des Nebensprechens eingegeben werden.

In ähnlicher Weise wird in der Schallfeldsteuerungseinheit U2 das akustische Signal des linken Kanals in die Einheit C2 zur Erzeugung des Nebensprechens eingegeben, nachdem dessen Signalkomponenten innerhalb eines Frequenzbands f2 von beispielsweise zwischen 400 und 800 Hz im BPF F2L ausgefiltert wurden. Das akustische Signal des rechten Kanals wird der Einheit C2 zur Erzeugung des Nebensprechens über BPF F2R eingegeben.

Außerdem wird in die Schallfeldsteuerungseinheit U3 das akustische Signal des linken Kanals in die Einheit C3 zur Erzeugung des Nebensprechens eingegeben, nachdem dessen Signalkomponenten innerhalb eines Frequenzbands f3 von beispielsweise zwischen 800 und 1600 Hz im BPF F3L ausge­ filtert wurden. Das akustische Signal des rechten Kanals wird in die Einheit C3 zur Erzeugung des Nebensprechens über BPF F3R eingegeben.

Ein Teil des akustischen Signals des linken Kanals, das vom Analog/Digital-Wandler ADDL kommt, wird über die Hoch­ paßfiltereinheit (im folgenden HPF genannt) F4L bzw. die Tiefpaßfiltereinheit (im folgenden LPF genannt) F5L in die Verzögerungseinheiten T4L, T5L eingegeben, um um vorbestimmte Verzögerungszeiten t4L, t5L verzögert zu werden. Danach werden die verzögerten Signale in die Addiereinheit ML eingegeben. Außerdem wird ein Teil des akustischen Signals des linken Kanals des gesamten Fre­ quenzbandes in die Addiereinheit MR als ein Einstellsignal für das Nebensprechen eingegeben, nachdem es im Puffer BL mit der Verstärkung gL multipliziert wurde.

In gleicher Weise wird ein Teil des akustischen Signals des rechten Kanals, das vom Analog/Digital-Wandler ADDR kommt, über HPF F4R bzw. LPF F5R den Verzögerungseinheiten T4R, T5R zugeführt, um um vorbestimmte Verzögerungszeiten t4R, t5R verzögert zu werden. Danach werden die verzögerten Signale in die Addiereinheit MR eingegeben. Außerdem wird ein Teil des akustischen Signals des rechten Kanals des gesamten Frequenzbands in die Addiereinheit ML als ein Einstellsignal für das Nebensprechen eingegeben, nachdem es im Puffer BR mit dem Verstärkungsfaktor gR multipliziert wurde.

Die Knickfrequenz f4 des HPF F4L, F4R wird beispielsweise zu 1600 Hz gewählt, und die Knickfrequenz f5 des LPF F5L, F5R wird beispielsweise zu 200 Hz gewählt.

Fig. 4 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das genau die Einheit C1 zur Erzeugung des Nebensprechens erklärt. Ein Teil der Ausgabe des BPF F1L wird über eine Dämpfungs- Einheit AL und eine Phaseneinheit PL einer Addiereinheit M1 als ein Nebensprechsignal zugeführt, das der Ausgabe, die von BPF F1R kommt, hinzuzuaddieren ist. Die Ausgabe der Addiereinheit M1 wird in der Verzögerungseinheit TR um eine vorbestimmte Verzögerungszeit tR verzögert und dann an die Addiereinheit MR ausgegeben.

Andererseits wird ein Teil des Ausgangs von BPF F1R über die Dämpfungseinheit AR und die Phaseneinheit PR der Addier­ einheit M2 als ein Nebensprechsignal zugeführt, das der Ausgabe, die von BPF F1L kommt, hinzuzuaddiert wird. Danach wird die Ausgabe der Addiereinheit M2 in der Verzögerungs­ einheit TL um eine vorbestimmte Verzögerungszeit tL ver­ zögert und dann an die Addiereinheit ML ausgegeben. Die Phaseneinheiten PL, PR korrigieren die Phasen der jeweils eingegebenen akustischen Signale um RL, RR. Die Dämpfungs­ einheiten AL, AR dämpfen die in sie eingegebenen akusti­ schen Signale mittels der jeweiligen Dämpfungsfaktoren aL, aR. Die Konstanten, wie beispielsweise die Phasen­ korrekturbeträge RL, RR und die Dämpfungsfaktoren aL, aR für die digitale Signalverarbeitung werden durch die Steuerungseinheit 18 nach Maßgabe von Eingaben von der Eingabeeinheit 17 gesetzt.

Die anderen Einheiten C2, C3 zur Erzeugung des Neben­ sprechens haben einen Aufbau, der der Einheit C1 zur Er­ zeugung des Nebensprechens ähnelt, wobei jedoch die Phasenkorrekturbeträge RL, RR der Phaseneinheiten PL, PR und die Dämpfungsfaktoren aL, aR in den Dämpfungsein­ heiten AL, AR auf Werte gesetzt werden, die sich in der vorliegenden Ausführungsform in den entsprechenden Frequenzbändern f1, f2, f3 entsprechend den akustischen Eigenschaften des Innenraums 2 des Fahrzeugs ändern.

Fig. 5 ist eine Draufsicht zur Erklärung der Wirkungs­ weise der Schallfeldsteuerungseinheiten U1 bis U3 und der Puffer BL, BR. Der Lautsprecher SR ist rechts unter einem Winkel R11 bezüglich der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a, der auf dem Fahrersitz 3 sitzt, angebracht. Der Lautsprecher SL ist links unter einem Winkel R13 großer als der Winkel R11 bezüglich der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a angebracht. Wenn in dieser Situation der Schall des rechten Kanals nur durch den Lautsprecher SR, wie in Fig. 5(1) dargestellt, abgestrahlt wird, nimmt der Hörer 3a wahr, daß die Schallquelle in einer Richtung liegt, die durch Bezugszeichen l1 angedeutet ist.

Wenn der gleiche Schall über Lautsprecher SL ebenso wie über Lautsprecher SR abgestrahlt wird, meint der Hörer 3a, daß die Schallquelle in etwa vor ihm liegt, wie durch Bezugszeichen l2 in Fig. 5(2) angedeutet.

Wenn die Phase des akustischen Signals des rechten Kanals um den Betrag 8R in der Phaseneinheit PR korrigiert wird, und wenn der Pegel um den Betrag aR in den Dämpfungseinheiten AR in den Einheiten C1 bis C3 zur Erzeugung des Neben­ sprechens geändert wird, meint der Hörer 3a, daß die Schallquelle für den rechten Kanal in einer Richtung außerhalb des Lautsprechers SR liegt, wie durch Bezugs­ zeichen l3 in Fig. 5(3) angedeutet, anstelle der vorher vermeintlich wahrgenommenen Richtung l2, die innerhalb des Lautsprechers SR liegt.

Wenn nun der Schall des linken Kanals mittels der Phasen­ einheiten PL und der Dämpfungseinheiten AL über den Laut­ sprecher SR abgestrahlt wird, wohingegen der Schall des linken Kanals mittels BPFs F1L bis F3L über den Laut­ sprecher SL abgestralt wird, kann ein lateral symmetri­ sches Schallfeld gebildet werden, so daß die Richtung, aus der ein Schall wahrgenommen wird, in etwa der Vorwärts­ richtung des Hörers 3a entspricht, wie dies durch Bezugs­ zeichen l4 angedeutet ist, und das Schallfeld hat einen Divergenzwinkel R1 bezüglich der Vorwärtsrichtung, wie es durch die Bezugszeichen l6, l7 in Fig. 5(4) angedeutet ist.

Die Phasenkorrekturbeträge RL, RR werden so eingestellt, daß der Divergenzwinkel R1 vergleichsweise groß wird. Wenn auf diese Weise ein Schallfeld, wie es durch Bezugszeichen JRb in Fig. 6 bezeichnet ist und das lateral symmetrisch ist und einen relativ großen Divergenzwinkel R1 hat, gebildet wird, werden die Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR so eingestellt, daß sie den Divergenzwinkel R1 verengen. Insbesondere wird der Divergenzwinkel R1 dadurch eingeengt, daß der Pegel des Einstellsignals für das Nebensprechen, ein Signal, auf das die oben beschriebene Signalverarbeitung nicht angewendet wird, eingestellt wird. Es ergibt sich somit ein ideales Schallfeld, wie es durch Bezugszeichen JR in Fig. 6 dargestellt ist, das einen Divergenzwinkel R3 von beispielsweise etwa 30° hat.

Durch die eben beschriebene Ausführungsform kann ein ideales Schallfeld erzeugt werden, das bezüglich des Fahrersitzes 3 lateral symmetrisch ist, wie es durch Re­ ferenzbuchstaben JR angedeutet ist, und das einen idealen Divergenzwinkel R3 hat, und der Hörer 3a hat den Eindruck, daß der Schall ohne Abweichung von vorne kommt. Außerdem kann der Divergenzwinkel R3 durch eine einfache Operation des Einstellens der Verstärkung gL, gR der Puffer BL, BR eingestellt werden, ohne daß Parameter innerhalb der Einheiten C1 bis C3 zur Erzeugung des Nebensprechens, wie beispielsweise die Phasenkorrektur beträgt RL, RR, geändert werden müßten. Dies führt zu einer merklichen Verbesserung der Bedienbarkeit des akustischen Wieder­ gabegeräts, so daß störende Einflüsse für die Bedienung des Fahrzeugs verringert werden.

In der vorbeschriebenen Ausführungsform wird das gesamte Frequenzband des akustischen Signals, das aus der akusti­ schen Signalquelle 11 stammt, in die Puffer BL, BR einge­ geben. Es kann aber angebracht sein, Filter F6L, F6R zur Einschränkung des Divergenzwinkels eines akustischen Signals, das innerhalb eines speziellen Frequenzbandes liegt, vorzusehen, wie dies in der akustischen Signalver­ arbeitungseinheit 14a, die in Fig. 7 gezeigt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung getan ist.

Dann können beispielsweise LPFs von 3 kHz, deren Knick­ frequenz an der oberen Grenze des Frequenzbands der menschlichen Sprache liegt, als Filter F6L, F6R vorge­ sehen sein. Sprachschall bildet dann ein Schallfeld JR mit dem Divergenzwinkel R3, und der Hörer 3a hat den Ein­ druck, daß der Sprachschall ohne Abweichung von vorne kommt. Die verbleibenden akustischen Komponenten, die beispielsweise durch Musikinstrumente oder ähnliches er­ zeugt wurden, können dann ein Schallfeld JRb hervorrufen, das den Divergenzwinkel R1 hat. Auf diese Weise kann dann ein breiteres Schallfeld als das Schallfeld von Sprach­ schall geformt werden.

Ziel der soeben beschriebenen Ausführungsform ist es, bezüg­ lich der Position des Fahrers ein optimales Schallfeld zu erzeugen. Es können aber gemäß einer weiteren Ausführungsform zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, so daß auch bezüglich der Position des Beifahrersitzes ein optimales Schallfeld entsteht.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Kon­ struktion einer akustischen Wiedergabevorrichtung 1b für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. Fig. 9 ist ein funktionelles Block­ diagramm zur Erklärung der Signalverarbeitungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14b, und Fig. 10 ist ein funktionelles Blockdiagramm zur genauen Erklärung der Einheit C1b zur Erzeugung des Nebensprechens. Die Ausführungsform ähnelt der vorher besprochenen, gleiche bzw. entsprechende Teile haben deshalb die gleichen Be­ zugszeichen.

Zwischen dem linken Lautsprecher SL und dem rechten Laut­ sprecher SR ist nun jedoch im Instrumentenpaneel 5 ein mittlerer Lautsprecher SC vorgesehen. Entsprechend diesem mittleren Lautsprecher SC ist ein Leistungsverstärker AMPC und ein Digital/Analog-Wandler DADC vorgesehen. Die Signalverarbeitungseinheit 14b gibt akustische Signale für drei Kanäle aus, nämlich für den linken, den rechten und den mittleren. Das akustische Signal für den mittleren Kanal wird dem mittleren Lautsprecher SC über den Digital/ Analog-Wandler DADC und den Leistungsverstärker AMPC zuge­ führt.

Die Einheit C1b zur Erzeugung des Nebensprechens der Steuerungseinheit U1b für das Schallfeld, die in der Signal­ verarbeitungseinheit 14b vorgesehen ist, hat die in Fig. 10 dargestellte Konstruktion. Uber Phaseneinheiten PLb, PRb und Dämpfungseinheiten ALb, ARb werden in dieser Einheit C1b zur Erzeugung des Nebensprechens die Ausgänge von BPFs F1L, F1R jeweils in die Addiereinheit M3 eingegeben.

Außerdem werden die akustischen Signale des linken und des rechten Kanals in einer Addiereinheit M4 der Einheit C1b zur Erzeugung des Nebensprechens addiert. Das addierte Signal wird in die Addiereinheit M3 eingegeben, nachdem es in der Dämpfungseinheit AC durch den Dämpfungsfaktor aC gedämpft wurde. In einer Phaseneinheit PC wird die Ausgabe der Addiereinheit M3 um den Phasenkorrekturbetrag Φ korrigiert und an die Addiereinheit MC als Nebensprech­ signal ausgegeben.

In die Addiereinheit MC werden außerdem die Signale zur Einstellung des Nebensprechens aus den Puffern BL, BR eingegeben. Die addierte Ausgabe der Addiereinheit MC wird dem Digital/Analog-Wandler DADC zugeführt.

Die übrigen Einheiten C2b, C3b zur Erzeugung des Neben­ sprechens sind ähnlich der Einheit C1b zur Erzeugung des Nebensprechens konstruiert. Gemäß dieser Ausführungsform sind jedoch die Phasenkorrekturfaktoren RLb, RRb, Φ in den Phaseneinheiten PLb, PRb, PC sowie die Dämpfungsfaktoren aLb, aRb, aC in den Dämpfern ALb, ARb, AC auf Werte ge­ setzt, die sich in den jeweiligen Frequenzbändern f1, f2, f3 entsprechend den akustischen Eigenheiten des Fahr­ zeuginnenraums 2 verändern.

Fig. 11 ist eine Draufsicht zur Erklärung der Wirkungs­ weise der Schallfeldsteuerungseinheiten U1b bis U3b sowie der Puffer BL, BR. Bezüglich der Vorwärtsrichtung eines Hörers 3a, der auf dem Fahrersitz 3 sitzt, ist der rechte Lautsprecher SR rechts unter einem Winkel R11 angebracht. Bezüglich der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a ist der mittlere Lautsprecher SC links unter einem Winkel R12, der größer als R11 ist, angebracht. Noch weiter links ist der linke Lautsprecher SL unter einem Winkel R13 ange­ bracht, der größer ist als der Winkel R12. Wenn bei dieser Anordnung wie in Fig. 11 (1) gezeigt, der Schall des rechten Kanals nur über den Lautsprecher SR abgestrahlt wird, bekommt der Hörer 3a den Eindruck, daß die Schall­ quelle in einer durch Bezugszeichen l1 angedeuteten Rich­ tung liegt.

Wird dagegen der gleiche Schall sowohl vom mittleren Laut­ sprecher SC als auch vom rechten Lautsprecher SR abge­ strahlt, gewinnt der Hörer 3a den Eindruck, daß der Schall näherungsweise von vorne kommt, wie dies in Fig. (2) durch Bezugszeichen l2 angedeutet ist.

Wenn somit in den Einheiten C1b bis C3b zur Erzeugung des Nebensprechens die Phase des akustischen Signals des rechten Kanals um den Betrag RRb in der Phaseneinheit PRb und der Pegel um den Betrag aRb in der Dämpfungsein­ heit ARb geändert werden, bekommt der Hörer 3a den Eindruck, daß der Schall des rechten Kanals in einer Richtung außer­ halb des Lautsprechers SR liegt, wie dies durch Bezugs­ zeichen l3 in Fig. 11(3) dargestellt ist, anstatt der vorherigen Richtung l2, die innerhalb des Lautsprechers SR liegt.

Wenn nun aber der akustische Schall des linken Kanals über die Phaseneinheit PLb durch den mittleren Lautsprecher SC abgestrahlt wird, und der akustische Schall des linken Kanals über BPFs F1L bis F3L über den linken Lautsprecher SL abgestrahlt wird, wird die Richtung, aus der ein Hörer den Schall wahrnehmen sollte, und die, wie durch Bezugs­ zeichen l4 in den Fig. 11(3) und Fig. 12 dargestellt, in Vorwärtsrichtung aus der Sicht des Hörers 3a liegen sollte, zum rechten Lautsprecher SR hin verschoben, wie durch Bezugszeichen l5 angedeutet. Dies kommt daher, daß die akustische Energieverteilung auf das Gehör des Hörers 3a lateral unsymmetrisch wird.

Die akustische Energie kann aber lateral symmetrisch ver­ teilt werden, indem die Phase des akustischen Signals in der Phaseneinheit PC um den Betrag Φ korrigiert wird. Demgemäß können lateral symmetrische Schallfelder geformt werden, so daß der Hörer 3a den Eindruck hat, daß der Schall von vorne kommt, wie dies durch Bezugszeichen l4 angedeutet ist, wobei das Schallfeld den Divergenzwinkel 81 bezüglich der Vorwärtsrichtung hat, wie dies durch Referenzzeichen l6, l7 in Fig. 11(4) angedeutet ist.

Die Phasenkorrekturbeträge RLb, RRb, Φ sind so eingestellt, daß der Divergenzwinkel R1 vergleichsweise groß wird. Wenn auf diese Weise ein Schallfeld, das lateral symmetrisch ist und einen relativ großen Divergenzwinkel R1 hat, geformt wird, wie dies durch Referenzzeichen JRb in Fig. 12 ange­ deutet ist, sind die Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR so eingestellt, daß sie den Divergenzwinkel R1 verengen. Insbesondere wird der Divergenzwinkel R1 dadurch eingeengt, daß der Pegel des Einstellsignals für das Nebensprechen, ein Signal, auf das die oben beschriebene Signalverarbei­ tung nicht angewendet wird, eingestellt wird. Auf diese Weise kann ein ideales Schallfeld erzeugt werden, wie dies durch Bezugszeichen JR in Fig. 12 angedeutet ist, das einen Divergenzwinkel von beispielsweise etwa 30° hat. In ähnlicher Weise wird ein Schallfeld mit einem idealen Divergenzwinkel R3, wie dies durch Bezugszeichen JL dargestellt ist, bezüglich des Hörers 4a auf dem Bei­ fahrersitz 4 ausgebildet werden.

Somit können gemäß dieser Ausführungsform Schallfelder, wie sie durch Bezugszeichen JR, JL angedeutet sind, ge­ formt werden, die lateral symmetrisch sind und die ideale Divergenzwinkel R3 bezüglich des Fahrersitzes 3 und des Beifahrersitzes 4 haben, und die Hörer 3a, 4a haben den Eindruck, daß der Schall ohne Abweichung von vorne kommt. Außerdem kann der Divergenzwinkel R3 durch einen einfachen Vorgang, wie beispielsweise der Einstellung der Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR eingestellt werden, ohne daß Parameter in den Einheiten C1b bis C3b zur Erzeugung des Nebensprechens, wie beispielsweise die Phasenkorrektur­ beträge RLb, RRb, Φ geändert werden müßten.

In der soeben beschriebenen Ausführungsform wird das akustische Signal über das gesamte Frequenzband von der akustischen Signalquelle 11 in die Puffer BL, BR einge­ geben. Es kann aber angemessen sein, Filter F6L, F6R, wie weiter oben beschrieben, vorzusehen, um den Divergenz­ winkel derjenigen akustischen Signale einzuengen, die in einem speziellen Frequenzband liegen, wie das in der Verarbeitungseinheit 14c für akustische Signale in Fig. 13 entsprechend einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispiel getan ist.

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Kon­ struktion eines akustischen Wiedergabegeräts 10 für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform zeigt. Die Ausführungsform ist ähnlich zu den vorher beschriebenen, gleiche oder entsprechende Teile haben deshalb die gleichen Bezugszeichen. Hier werden jedoch die akustischen Signale von einer Schallsignal­ quelle 11 in die Signalverarbeitungseinheit 14 als akusti­ sche Signale von Grundschallen eingegeben. Andererseits erzeugt eine Signalverarbeitungseinheit 15, die beispiels­ weise ein digitaler Signalprozessor sein kann, abhängige Schalle wie beispielsweise direkte Reflexionen oder Nach­ hallschalle in einer Weise, die weiter unten beschrieben wird. Die akustischen Signale der abhängigen Schalle werden in einer Signalverarbeitungseinheit 16 verarbeitet, deren Konstruktion ähnlich zu der der Signalverarbeitungseinheit 14 ist, und dann zusammen mit den Signalen der Grundschalle, die von der Signalverarbeitungseinheit 14 ausgesandt werden, in akustische Schwingungen umgewandelt.

Insbesondere werden die akustischen Signale der Grund­ schalle des rechten und des linken Kanals von der akusti­ schen Signalquelle 11 in digitale akustische Signale in den Analog/Digital-Wandlern ADRL, ADRR jeweils umge­ wandelt, und dann in die Signalverarbeitungseinheit 15 eingegeben. Die Signalverarbeitungseinheit 15, die als eine Einrichtung zur Erzeugung der abhängigen Schalle dient, verarbeitet die in sie eingegebenen akustischen Signale der Grundschalle des linken und des rechten Kanals, um die akustischen Signale von abhängigen Schallen dieser Kanäle zu erzeugen, und gibt die entstandenden akustischen Signale an die Signalverarbeitungseinheit 16 aus.

In Digital/Analog-Wandlern DARL, DARR werden die digitalen akustischen Signale des linken und des rechten Kanals, die von der Signalverarbeitungseinheit 16 ausgegeben werden, in analoge akustische Signale umgewandelt und jeweils an die Addiereinheiten 19L, 19R ausgegeben. In den Addier­ einheiten 19L, 19R werden die akustischen analogen Signale des linken bzw. des rechten Kanals aus den Digital/Analog- Wandlern DARL, DARR mit den entsprechenden akustischen Signalen der Grundschalle für den linken bzw. den rechten Kanal aus der Signalverarbeitungseinheit 14 jeweils addiert. Danach werden die addierten akustischen Signale des linken bzw. des rechten Kanals jeweils in die Leistungsverstärker AMPL, AMPR eingegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Signalverarbeitungseinheiten 15, 16 jeweils mit ent­ sprechenden Speichern 15M, 16M versehen sind und jede für sich ähnlich zur Signalverarbeitungseinheit 14 ist. Nach Maßgabe von Steuerungssignalen von der Steuerungs­ einheit 18 führen diese Signalverarbeitungseinheiten 15, 16 mittels der Speicher 15M, 16M arithmetische Verarbei­ tungen aus.

Fig. 15 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Signal­ verarbeitungseinheit 15. In einer Addiereinheit 21 werden die akustischen Signale von Grundschallen des linken und des rechten Kanals von den Analog/Digital-Wandlern ADRL, ADRR addiert, so daß sie monoaurale akustische Signale sind, und werden dann in eine Frühverzögerungseinheit 22 eingegeben. Die Frühverzögerungseinheit 22 verzögert das monoaurale Signal um eine vorbestimmte Zeitdauer T1 bezüglich der akustischen Signale der Grundschalle, die durch Bezugszeichen SD in Fig. 16 dargestellt sind, und gibt sie dann an Verzögerungsspeicher DL, DR auf, die jeweils für den linken und den rechten Kanal vorgesehen sind.

Der Verzögerungsspeicher DL weist mehrere Speicherzellen DL1, DL2, .., DLn auf. Einzelne Speicherzellen DL1 bis DLn verzögern das in sie eingegebene akustische Signal um vorbestimmte Zeitdauern ΔTL1, ΔTL2, .., ΔTLn.

Die Ausgaben der jeweiligen Speicherzellen DL1 bis DL(n-1) werden den jeweils die nächste Stufe bildenden Speicher­ zellen DL2 bis DLn zugeführt. Außerdem werden die Ausgaben der jeweiligen Speicherzellen DL1 bis DLn über Koeffi­ zienteneinheiten QL1 bis QLn einer Addiereinheit 23 zuge­ führt, um darin addiert zu werden. Die Koeffizientenein­ heiten QL1 bis QLn multiplizieren die Ausgaben der ent­ sprechenden Speicherzellen DL1 bis DLn mit vorbestimmten Koeffizienten qL1 bis qLn und geben das entstandene Er­ gebnis an die Addiereinheit 23 aus.

Der Verzögerungsspeicher DR hat eine Konstruktion ähnlich der des Verzögerungsspeichers DL. Im Verzögerungsspeicher DR werden aber die Verzögerungsdauern der jeweiligen Spei­ cherzellen DR1 bis DRn zu ΔTR1 bis ΔTRn gewählt, und die Koeffizienten in den jeweiligen Koeffizienteneinheiten QR1 bis QRn werden zu qR1 bis qRn gewählt. Die Ausgaben der jeweiligen Koeffizienteneinheiten QR1 bis QRn werden dem Addierer 24 zugeführt und darin addiert.

Die Frühverzögerungseinheit 22 verzögert das monoaurale akustische Signal der Grundschalle, das in sie eingegeben wurde, um eine vorbestimmte Zeitdauer T2 und gibt dann das verzögerte Signal an die Addiereinheit 25 aus. Die Ausgabe der Addiereinheit 25 wird dann in einem Verzöge­ rungsspeicher 26 um eine vergleichsweise kurze, vorbe­ stimmte Zeitdauer ΔTa verzögert und dann auf die Leitung 28 gegeben. Die Ausgabe des Verzögerungsspeichers 26 wird mit einem Koeffizienten qa in einer Koeffizienteneinheit 27 multipliziert und dann zur Addiereinheit 25 zurückge­ führt.

Über die Leitung 28 wird die Ausgabe des Verzögerungs­ speichers 26 der Addiereinheit 29 zugeführt, um dort mit der Ausgabe der Addiereinheit 23 addiert zu werden, da­ nach wird sie als ein akustisches Signal der abhängigen Schalle des linken Kanals zur Signalverarbeitungseinheit 16 zurückgeführt. Genauso wird die Ausgabe des Verzöge­ rungsspeichers 26 einem Verzögerungsspeicher 30 zugeführt, um darin um eine vorbestimmte Zeitdauer ΔTb verzögert zu werden, danach wird sie der Addiereinheit 31 zugeführt. Dort wird die verzögerte Ausgabe zur Ausgabe der Addier­ einheit 24 addiert und dann als akustisches Signal von abhängigen Schallen des rechten Kanals der Signalverar­ beitungseinheit 16 zugeführt.

Betrachtet man nun nur den linken Kanal, wird somit, wie in Fig. 16 gezeigt, ein erster anfänglicher Reflexions­ schall, der durch Bezugszeichen SL1 bezeichnet ist, aus dem durch Bezugszeichen SD angedeuteten Grundschall nach einer Dauer ΔT1 + ΔTL1 gebildet. Danach werden in Ab­ folge nach den Zeitdauern ΔTL2, ΔTL3, .. ΔTLn anfäng­ liche Reflexionsschalle SL2, SL3, .., SLn geformt. Die Pegel der reflektierten Schalle SL1 bis SLn werden jeweils durch die Koeffizienten qL1 bis qLn festgelegt. Die je­ weiligen Reflexionsschalle SL1 bis SLn entsprechen den vielen Reflexionspfaden für Schall, der von Oberflächen, wie beispielsweise der Decke, den Wänden oder dem Boden, die einen akustischen Raum bilden, reflektiert wird.

Nach Verstreichen einer Zeitdauer T2 nachdem der Grund­ schall SD abgestrahlt wurde, wird der Nachhallschall Sa gebildet, der für jede Zeitdauer ΔTa um den Faktor qa gedämpft wird. In gleicher Weise werden für den rechten Kanal anfänglich reflektierte Schalle für jede der Zeit­ dauern ΔTR1 bis ΔTRn gebildet sowie Nachhallschalle Sa, die um eine Zeitdauer ΔTb hinter denen des linken Kanals liegen.

Die Zeitdauern T1, T2; ΔTL1 bis ΔTLn; ΔTR1 bis ΔTRn; ΔTa, ΔTb, und die Koeffizienten qL1 bis qLn, qR1 bis qRn, qa werden entsprechend den Phasenkorrekturbeträgen RL, RR und den Dämpfungsfaktoren aL, aR durch die Steuerungs­ einheit 18 nach Maßgabe der Eingaben von der Eingabeeinheit 17 gesetzt. Indem diese Konstanten bei der digitalen Signal­ verarbeitung verändert werden, ist es möglich, beispiels­ weise die akustischen Eigenschaften eines Konzertsaals oder eines Fußballstadions zu simulieren.

Falls somit die Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR in den Schallfeldsteuerungseinheiten U1 bis U3 der Signalverarbeitungseinheit 16 kleiner gemacht werden, um den Pegel des Einstellsignals für das Nebensprechen zu verkleinern, wird ein relativ weites Schallfeld für abhängige Schalle gebildet, wie durch Bezugszeichen JRb in Fig. 6 gezeigt.

Wenn weiterhin die Verstärkungen gL, gR in den Steuerungs­ einheiten U1 bis U3 der Signalverarbeitungseinheit 14 größer gemacht werden als die in der Signalverarbeitungs­ einheit 16, um den Pegel des Einstellsignals für das Neben­ sprechen anzuheben, wird sich für die Grundschalle ein Schallfeld ergeben, wie es durch Bezugszeichen JR ange­ deutet ist, bei dem der Hörer den Eindruck hat, daß der Schall stabil von vorne kommt und das lateral symmetrisch ist. Indem die Schallfelder JR der Grundschalle und die Schallfelder JRb der abhängigen Schalle jeweils unabhängig wie soeben beschrieben gesteuert werden, gewinnt man den Eindruck, daß der Schall von vorne kommt und Schalle können mit hoher Natürlichkeit bei hohem Raumfüllungsgrad wieder­ gegeben werden.

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der elek­ trischen Konstruktion eines akustischen Wiedergabegeräts 10b für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Ausführungsform ist ähnlich denen in Fig. 8 und 14, weshalb gleiche oder einander entspre­ chende Teile gleiche Bezugszeichen haben. Bei dieser Aus­ führungsform werden nun Grundschalle und abhängige Schalle über einen mittleren Lautsprecher abgestrahlt. Dement­ sprechend wird ein digitales akustisches Signal eines Grundschalls, das von der Signalverarbeitungseinheit 14b stammt,in ein analoges akustisches Signal im Digital/ Analog-Wandler DADC umgewandelt und dann in die Addier­ einheit 19C eingegeben. Das digitale akustische Signal von abhängigen Schallen des mittleren Kanals, die aus der Signalverarbeitungseinheit 16b stammen, wird in ana­ loge akustische Signale im Digital/Analog-Wandler DARC umgewandelt und dann in die Addiereinheit 19C eingegeben. Das akustische Signal aus der Addiereinheit 19C wird im Leistungsverstärker AMPC verstärkt und dem mittleren Laut­ sprecher SC zugeführt.

Wenn somit Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR in der Signalverarbeitungseinheit 16b kleiner gemacht werden, um den Pegel des Signals zur Einstellung des Nebensprechens zu verringern, werden bezüglich des Hörers für abhängige Schalle relativ breite Schallfelder erzeugt, wie dies durch Bezugszeichen JLb, JRb in Fig. 12 angedeutet ist. Wenn andererseits zur Erhöhung des Pegels des Signals zur Einstellung des Nebensprechens die Verstärkungen gL, gR in den Puffern BL, BR in der Signalverarbeitungsein­ heit 14b größer gemacht werden, werden die durch die Be­ zugszeichen JL, JR in Fig. 12 angedeuteten Schallfelder für abhängige Schalle gebildet, bei denen der Hörer den Eindruck hat, daß der Schall von vorne kommt und die lateral symmetrisch sind. Auf diese Weise können die Schall­ felder für Grundschalle und die von abhängigen Schallen leicht gesteuert werden, um jeweils individuell gesteuerte Ausdehnungen anzunehmen.

Die Korrektur eines lateral asymmetrischen Schallfelds sowie eine Steuerung zur Ausweitung eines Schallfelds, wie es weiter oben beschrieben wurde, sind nicht auf die Anwendung auf akustische Wiedergabegeräte für Fahrzeuge beschränkt, sondern können in geeigneter Weise auch auf Fernsehgeräte angewendet werden, bei denen die Lautsprecher des linken und des rechten Kanals nur gering voneinander beabstandet sind. Dann können die Signalverarbeitung für die Korrektur des lateral asymmetrischen Schallfelds sowie die Steuerung zur Ausweitung des Schallfelds im Empfänger durchgeführt werden. Andererseits kann die Signalverarbei­ tung aber auch in der Rundfunkstation durchgeführt werden, so daß die schon verarbeiteten akustischen Signale an die einzelnen Empfänger übermittelt werden.

Genausogut ist es möglich, akustische Signale von Grund­ schallen aus der Signalverarbeitungseinheit 14 bzw. 14b und akustische Schalle für abhängige Schalle aus der Signal­ verarbeitungseinheit 16 bzw. 16b in analoge akustische Signale umzuwandeln, nachdem sie in digitaler Form zu­ einander addiert wurden.

Es sind außerdem weitere erfindungsgemäße Ausführungs­ formen denkbar, ohne vom grundlegenden erfinderischen Konzept abzuweichen. Die zuvor beschriebenen Ausführungs­ formen sind deshalb als Beispiele und nicht als Einschrän­ kungen anzusehen.

Claims (12)

1. Vorrichtung (1, 1b) zur Ausweitung und Steuerung von Schallfeldern, mit

• - einer Signalquelle (11) zum Ausgeben von Signalen für einen linken und einen rechten Kanal, gekennzeichnet durch
• - Einrichtungen (C1-C3, C1b-C3b) zum Korrigieren der Phase und/oder des Pegels des Signals des linken und des rechten Kanals, das von der Signalquelle (11) ausgegeben wurde, um ein Nebensprechsignal zu erzeugen,
• - Einrichtungen (BL, BR) zum Korrigieren des Pegels der von der Signalquelle (11) ausgegebenen Signale des linken und des rechten Kanals, um ein Signal zum Einstellen des Nebensprechens zu erzeugen, und
• - Einrichtungen (ML, MR, MC), die das Nebensprechsignal und das Signal zum Einstellen des Nebensprechens addieren.

2. Vorrichtung (10, 10b) zur Ausweitung und Steuerung von Schallfeldern, mit

• - einer Signalquelle (11) zum Ausgeben von Signalen von Grundschallen für einen linken und einen rechten Kanal, gekennzeichnet durch
• - Einrichtungen (15) zur arithmetischen Verarbeitung der Signale von Grundschallen für den linken und den rechten Kanal, um akustische Signale von ab­ hängigen Schallen für den linken und den rechten Kanal zu erzeugen,
• - Einrichtungen (C1-C3, C1b-C3b), die entsprechend der Signalquelle (11) und den Einrichtungen (15) zum Erzeugen von abhängigen Schallen vorgesehen sind, die die Phase und/oder den Pegel der Signale des linken und des rechten Kanals, die in sie eingegeben wurden, korrigieren, um ein Nebensprechsignal zu erzeugen,
• - Einrichtungen (BL, BR), die entsprechend der Signal­ quelle (11) und den Einrichtungen (15) zur Erzeugung abhängiger Schalle vorgesehen sind, zur Korrektur des Pegels der Signale des linken und des rechten Kanals, die in sie eingegeben wurden, um ein Signal zur Einstellung des Nebensprechens zu erzeugen, und
• - Einrichtungen (ML, MR, MC, 19L, 19R, 19C) um die Nebensprechsignale der Grundschalle und der abhängigen Schalle von den Einrichtungen (C1-C3, C1b-C3b) zur Erzeugung des Nebensprechsignals zu den Signalen zur Einstellung des Nebensprechens der Grundschalle und der abhängigen Schalle aus den Einrichtungen (BL, BR) zur Erzeugung des Signals zur Einstellung des Nebensprechens zu addieren.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Einrichtungen (C1-C3) und die Einrichtungen (BL, BR) jeweils Signale entsprechend jeweils dem linken und dem rechten Kanal erzeugen, und daß
• - die Einrichtungen (ML, MR) das Nebensprechsignal und das Signal zur Einstellung des Nebensprechens des linken und des rechten Kanals jeweils zu den entsprechenden akustischen Signalen des linken und des rechten Kanals, die von der Signalquelle (11) ausgegeben werden, addieren und das entstandene Signal dem entsprechenden linken bzw. rechten Lautsprecher (SL, SR) zuführen.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Einrichtungen (C1-C3) und die Einrichtungen (BL, BR) jeweils Signale des linken und des rechten Kanals erzeugen, und daß
• - die Einrichtungen (ML, MR, 19L, 19R) das Nebensprech­ signal der Grundschalle und der abhängigen Schalle des linken und des rechten Kanals aus den Einrich­ tungen (C1-C3) zur Erzeugung des Nebensprechsignals und das Signal zur Einstellung des Nebensprechens des linken und des rechten Kanals von Grundschallen sowie von abhängigen Schallen aus den Einrichtungen (BL, BR) zur Erzeugung des Signals zur Einstellung des Nebensprechens jeweils zu den entsprechenden Signalen des linken und des rechten Kanals, die von der Signalquelle (11) ausgegeben werden, addieren und das entstandene Signal an den entsprechenden linken bzw. rechten Lautsprecher (SL, SR) ausgeben.

5. Vorrichtung (1, 10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der linke und der rechte Lautsprecher (SL, SR) bezüglich einer Vorwärtsrichtung der Hörposition (3, 4) an Po­ sitionen mit verschiedenen Winkeln angebracht sind.

6. Vorrichtung (1, 10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (C1-C3) zur Erzeugung des Nebensprech­ signals aufweisen:

• - Einrichtungen (TL, TR), die zwischen der Signalquelle (11) bzw. den Einrichtungen (15) zur Erzeugung abhängi­ ger Schalle und den Addiereinrichtungen (ML, MR) vorgesehen sind, die die jeweils in sie eingegebenen Signale des linken und des rechten Kanals verzögern und die die verzögerten Signale den jeweils für den linken und den rechten Kanal vorgesehenen Addierein­ richtungen (ML, MR) zuführen, und
• - Einrichtungen, die bei den in sie eingegebenen Signalen des linken und des rechten Kanals Phasenkorrekturen (PL, PR) und Pegelkorrekturen (AL, AR) durchführen, und die die korrigierten Signale an die Addierein­ richtungen (ML, MR) für den linken und den rechten Kanal ausgeben.

7. Vorrichtung (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Signale aus der Signalquelle (11) an die ent­ sprechenden Lautsprecher des linken und des rechten Kanals (SL, SR) ausgegeben werden, und
• - die Addiereinrichtungen (MC) das addierte Signal an einen Lautsprecher (SC) eines mittleren Kanals ausgeben, wobei der Lautsprecher zwischen den Laut­ sprechern (SL, SR) des linken bzw. des rechten Kanals angebracht ist.

8. Vorrichtung (1b, 10b) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Signalquelle (11) die Signale an entsprechende Lautsprecher (SL, SR) des linken und des rechten Kanals ausgibt,
• - die Verarbeitungseinrichtungen (15) die von der Signal­ quelle (11) ausgegebenen Signale verarbeiten und die sich ergebenden Signale an entsprechende Laut­ sprecher des linken und des rechten Kanals (SL, SR) ausgeben, und
• - die Addiereinrichtungen (MC, 19C) das durch die Addition entstandene Signal an einen Lautsprecher (SC) eines mittleren Kanals, der zwischen den jeweiligen Laut­ sprechern (SL, SR) des rechten bzw. des linken Kanals angebracht ist, ausgeben.

9. Vorrichtung (1b, 10b) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Vorwärtsrichtung aus einer Hörposition (3, 4) heraus der Lautsprecher (SC) des mittleren Kanals unter einem Winkel angeordnet ist, der größer ist als der Anordnungswinkel eines der Lautsprecher (SL, SR) des linken bzw. des rechten Kanals, aber kleiner als der Anordnungswinkel des anderen Lautsprechers des linken bzw. des rechten Kanals.

10. Vorrichtung (1b, 10b) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (C1b-C3b) zur Erzeugung des Neben­ sprechsignals aufweisen:

• - Einrichtungen (TL, TR), die zwischen der Signalquelle (11) bzw. den Einrichtungen (15) zur Erzeugung ab­ hängiger Schalle und den Lautsprechern (SL, SR) des linken bzw. des rechten Kanals angeordnet sind, und die dazu ausgelegt sind, die in sie eingegebenen Signale des linken und des rechten Kanals zu ver­ zögern und die verzögerten Signale an die entsprechen­ den Lautsprecher (SL, SR) des linken und des rechten Kanals auszugeben,
• - Einrichtungen, um an den Signalen der Grundschalle und der abhängigen Schalle des linken und des rechten Kanals Phasenkorrekturen (PL, PR) und Pegelkorrekturen (AL, AR) vorzunehmen,
• - Einrichtungen (M4) zum Addieren der Signale der Grund­ schalle und der abhängigen Schalle des linken und des rechten Kanals sowie zum Korrigieren des Pegels (AC) des addierten Signals, und
• - Einrichtungen (M3) zum Addieren der Signale von den Phasen- und Pegelkorrektureinrichtungen (PL, AL, PR, AR) des linken und des rechten Kanals und der pegelkorrigierten Signale (AC) aus den Addiereinrich­ tungen (M4), zum Korrigieren der Phase (PC) des addier­ ten Signals und zum Zuführen der phasenkorrigierten Signale zu den Addiereinrichtungen (MC).

11. Vorrichtung (1, 1b, 10, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Filtereinrichtungen (F1L, F1R, F2L, F2R, F3L, F3R) aufweist, die jeweils ein vorbestimmtes Fre­ quenzband ausfiltern, und die vor den Einrichtungen (C1-C3, C1b-C3b) zur Erzeugung des Nebensprechsignals angeordnet sind.

12. Vorrichtung (1, 1b, 10, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Filtereinrichtungen (F6L, F6R) aufweist, die jeweils ein bestimmtes Frequenzband ausfiltern, wobei die Filtereinrichtungen vor den Einrichtungen (BL, BR) zur Erzeugung des Signals zur Einstellung des Nebensprechens angeordnet sind.