DE4136022C2 - Vorrichtung zum Aufweiten und Symmetrisieren von Klangfeldern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufweiten von Klangfeldern, um eine gute raumfüllende stereophone Wiedergabe zu erhalten bzw. zum Symmetrisieren asymmetrischer Klangfelder, die beispielsweise im Innenraum eines Fahrzeugs auftreten, wenn stereophone Signale durch Lautsprecher wiederge­ geben werden, die in bezug auf die Hörposition lateral asymmetrisch angebracht sind.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht die Entstehung asymmetrischer Klangfelder im Inneren 51 eines Fahrzeugs. Dabei wird vom in Japan üblichen Linksverkehr ausgegangen. In Stereoanlagen für Fahrzeuge ist der Lautsprecher sr des rechen Kanals in einer Po­ sition vorne rechts bezüglich des Fahrersitzes 52 angebracht, während der Lautspre­ cher 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 beispielsweise im Instrumentenpaneel 54 eingebaut.

Bei einer typischen Anordnung gemäß dem Stand der Technik werden Signale von einer Audio-Signalquelle den Lautsprechern sl, sr zugeführt, wobei zwischen ihnen lediglich ein Links-Rechts-Ausgleich vorgenommen wird, indem die jeweiligen Pe­ gel eingestellt werden.

Betrachtet man nun die Position des Fahrers 55 hinsichtlich der Fig. 2(2), wird somit dann, wenn Töne gleichen Energiepegels aus den Lautsprechern sl, sr kom­ men, dem Gehör des Fahrers 55 nicht akustische Energie gleich verteilt zwischen linkem und rechtem Lautsprecher sl, sr zugeführt, statt dessen wird der Lautsprecher sr hervorstechen, da er näher am Fahrer 55 angeordnet ist.

Die Position einer virtuellen Schallquelle, die prinzipiell möglichst genau vor dem Fahrer 55 liegen sollte, wie durch Bezugszeichen l51 angedeutet, wird somit zum Lautsprecher sr hin verschoben, wie durch das Bezugszeichen 57 angedeutet. Aber selbst wenn ein Ausgleich wie oben beschrieben vorgenommen wird, kann die Ver­ teilung 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 Klangfelder nicht ausgeglichen werden kann.

Bei vorbekannten Stereoanlagen für Fahrzeuge tritt somit das Problem auf, daß die Wahrnehmungsrichtung eines Klangeindrucks aus Sicht der Hörposition von der Vorwärtsrichtung abweicht, so daß sich ein asymmetrischer Höreindruck ergibt, wodurch eine naturgetreue und raumfüllende Wiedergabe verhindert wird.

Die US-PS 4 866 776 beschreibt einen Versuch, dieses Problem zu lösen. Bei die­ sem System wird zwischen den Lautsprechern sl, sr des linken bzw. des rechten Ka­ nals im Instrumentenpaneel 54 ein mittiger Lautsprecher sc angebracht. Im mittleren Lautsprecher sc werden Signale, die durch Addition der Audio-Signale des linken und des rechten Kanals erzeugt werden, in akustische Schwingungen umgewandelt.

Für den Sitz 52 auf der rechten Seite wird nun bezüglich der Vorwärtsrichtung des Fahrzeuginnenraums 51 das Klangfeld durch den Lautsprecher sr des rechten Ka­ nals und den mittleren Lautsprecher sc gebildet. Für den Sitz 53 auf der linken Seite dagegen wird das Klangfeld durch den Lautsprecher sl des linken Kanals und den mittleren Lautsprecher sc gebildet. Auf diese Weise wird ein Klangfeld 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 Lautsprecher sr des rechten Ka­ nals in bezug auf die durch Bezugszeichen l51 angedeutete Vorwärtsrichtung unter einem Winkel θ51 angebracht ist, wohingegen der mittlere Lautsprecher sc in bezug auf die Vorwärtsrichtung l51 unter einem Winkel θ52 angebracht ist, wobei der Winkel θ52 größer als der Winkel θ51 ist. Der Schall, den der Fahrer 55 hört, weist somit die gleiche Phasenabweichung entsprechend dem Entfernungsunterschied 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 be­ grenzt ist. Durch die Begrenzung der Montagepositionen der Lautsprecher sl, sr ist der durch Bezugszeichen θ51 angedeutete Divergenzwinkel kleiner als 30°, ein Winkel, bei dem ein ideales Klangfeld gebildet werden kann. Insbesondere kann, aus der Position des Fahrers 55, die Richtung der Quelle des Schalls des rechten Kanals nicht jenseits vom Lautsprecher sr lokalisiert werden, wenn der Lautsprecher sr unter einem relativ kleinen Divergenzwinkel angebracht ist. Somit ergibt sich ein vergleichsweise schmales Klangfeld mit geringem Raumfüllungsgrad, das einen unnatürlichen Eindruck hinterläßt.

Das gleiche Problem tritt beispielsweise bei Fernsehern auf, bei denen der rechte und der linke Lautsprecher lediglich 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 unnatürli­ chen Eindruck erhält, der Raumfüllungsgrad ist gering.

Ein weiterer Versuch, diese Nachteile zu überwinden, ist in der US-PS 4 953 219 beschrieben. Hier wird in Abhängigkeit von der zuvor gemessenen Nachhallzeit innerhalb des Innenraums 51 des Fahrzeugs eine Verzögerungsperiode zur Ausbil­ dung von Nachhalltönen gewählt, so daß Nachhalltöne mit geeigneter Lautstärke erzeugt werden, um die mangelnde Natürlichkeit bzw. den mangelnden Raumfül­ lungsgrad zu kompensieren.

Man erhält aber noch keine Aufweitung des Klangbilds, indem man lediglich den Nachhall kompensiert. Es ist somit schwierig, die Natürlichkeit und Raumfüllung der Wiedergabe ausreichend zu verbessern.

Aus EP-B 0 160 431 ist eine Schaltung für die Korrektur von Klangbildern bekannt, die Signale vom linken und rechten Kanal abzweigt, in ihrem Pegel sowie durch Invertieren und Verzögern in ihrer Phase verändert und dem jeweils anderen Kanal zumischt. Die Veränderungen sind so bemessen, daß durch sie eine im Wiedergabe­ raum auftretende Reflexion kompensiert und unhörbar gemacht wird. Eine Aufwei­ tung des Klangbildes ist damit nicht verbunden.

Eine ähnliche Schaltung wird nach JP-2-261300 zur Unterdrückung von laufzeitbe­ dingten Auslöschungen eingesetzt.

Grundsätzlich hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schalle von deren Fre­ quenz ab. Außerdem wird, insbesondere im Innenraum eines Fahrzeugs, die Schall­ übertragungskennlinie stark von der Frequenz der Töne abhängen. Beim Einstellen der Phase und des Pegels des Audio-Signals ist es somit notwendig, das Audio- Signal in mehrere Frequenzbänder zu unterteilen, wobei dann Korrekturbeträge für Phase und Pegel für die jeweiligen Frequenzbänder festgelegt werden.

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

Aus JP-A-2-161900 ist eine Schaltung zum Einstellen eines Klangfeldes bekannt, bei dem das Ausgangssignal durch einen Digitalfilter mit Kreuzkopplung anhand von Konversionsmatrizen erzeugt wird, die vorab in einem Speicher abgelegt sind und je nach wiederzugebendem Signal ausgewählt werden.

Es wurde außerdem ein Stereowiedergabegerät vorgeschlagen, bei dem Klangef­ fektsignale, wie der zuerst reflektierte Schall und Nachhall den Audiosignalen von einem Tonbandgerät oder einem Radioempfänger hinzuaddiert werden, wodurch die Klänge mit vollem Raumfüllungsgrad und guter Natürlichkeit wiedergegeben wer­ den. Dementsprechend ergibt sich auch bei dieser Anordnung ein sehr mühsamer Vorgang des Einstellens des Divergenzwinkels des Klangfeldes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Aufweitung und zur Symmetrisierung von Klangfeldern anzugeben, insbesondere eine, die in der Lage ist, breite und lateral symmetrische Klangfelder durch einen einfachen Vorgang zu erzeugen und Klänge mit hohem Raumfüllungsgrad und großer Natürlichkeit wie­ derzugeben.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Erfindungsgemäß sind der linke und der rechte Lautsprecher, die zur stereophonen Wiedergabe verwendet werden, im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet, insbe­ sondere unter Winkeln, die bezüglich der Vorwärtsrichtung und aus der Hörposition gesehen, verschieden sind.

Eine Quelle der Toneingangssignale kann beispielsweise ein Magnetbandgerät oder ein Radioempfänger sein.

Gemäß Anspruch 1 ändert die erste Schaltungsanordnung die Phase und/oder den Pegel der in sie eingegebenen Toneingangssignale des linken und des rechten Ka­ nals und erzeugt so die Kreuzkopplungssignale jeweils für den rechten und den lin­ ken Kanal. Die zweite Schaltungsanordnung ändert den Pegel der in sie eingegebe­ nen linken und rechten Toneingangssignale, um Kreuzkopplungs-Einstellsignale jeweils für den rechten und den linken Kanal zu erzeugen.

Die jeweils zueinander gehörigen Kreuzkopplungssignale, Kreuzkopplungs-Ein­ stellsignale und Toneingangssignale 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 Klangfeld erzeugt werden, bei dem man den Eindruck hat, daß der Schall bezüglich der Hörposition von vorne kommt, indem die Korrekturbe­ träge für Phase und Pegel für die Signale in den ersten und zweiten Schaltungsan­ ordnungen eingestellt werden. Darüber hinaus kann der Divergenzwinkel des Klangfelds einfach dadurch geändert werden, daß die Pegelkorrekturbeträge für das Kreuzkopplungs-Einstellsignal in der zweiten Schaltungsanordnung eingestellt wer­ den.

Außerdem kann das Klangfeld von Klangeffekten wie beispielsweise anfänglich reflektiertem Schall und Nachhallschall, die von dem Toneingangssignal abhängen, bezüglich seiner seitlichen Asymmetrie korrigiert werden und aufgeweitet werden, ähnlich wie oben beschrieben, indem die Klangeffektsignale genauso wie die Ton­ eingangssignale behandelt werden. In diesem Zusammenhang kann es sinnvoll sein, für die Klangeffektsignale zusätzliche erste und zweite Schaltungsanordnungen vor­ zusehen, und Ausgaben der entsprechenden Kanäle von den jeweiligen Schaltungs­ anordnungen werden, nachdem sie addiert wurden, als Schall von einem gemeinsa­ men Lautsprecher ausgegeben.

Die von der Signalquelle stammenden Signale des linken und des rechten Kanals werden an den jeweils entsprechenden Lautsprecher für den linken und den rechten Kanal sowie an die Eingangskanäle der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgege­ ben.

Gemäß Anspruch 3 ändert die erste Schaltungsanordnung die Phase und/oder den Pegel der in sie eingegebenen Signale (entweder nur die Phase oder nur den Pegel oder beide gemeinsam), um Kreuzkopplungssignale zu erzeugen. Die zweite Schaltungsanordnung korrigiert den Pegel des eingegebenen Signals, um das Kreuzkopplungs-Einstellsignal zu erzeugen. Kreuzkopplungssignal und Kreuz­ kopplungs-Einstellsignal werden in den Addiereinrichtungen addiert und an den mittleren Lautsprecher, der zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher an­ gebracht ist, ausgegeben.

Auf diese Weise werden lateral symmetrische Klangfelder 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 Korrekturbetrags für das Kreuzkopplungs-Einstellsignal kann außerdem auf einfache Weise der Diver­ genzwinkel des Klangfelds eingestellt werden.

Es kann außerdem sinnvoll sein, daß Audio-Signale von Klangeffekten auf der Grundlage der durch die Signalquelle ausgegebenen Signale erzeugt werden und in einer Weise ähnlich der oben beschriebenen von den linken und rechten Lautspre­ chern abgestrahlt werden. Außerdem können ein Kreuzkopplungssignal und ein Kreuzkopplungs-Einstellsignal von den Klangeffektsignalen abgeleitet und aus ih­ nen 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 Audio-Wieder­ gabegeräts 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 Erklärung der Signalverarbei­ tungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14,

Fig. 4 ein funktionelles Blockdiagramm zur genauen Erklärung der Einheit C1 zur Erzeugung der Kreuzkopplung,

Fig. 5(1) bis 5(4) sind Draufsichten, um jeweils die Funktionsweise der ersten Schaltungsanordnungen U1 bis U3 zu erklären,

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

Fig. 7 ein funktionelles Blockdiagramm zur Erklärung der Signalverarbei­ tungseinheit 14a gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform,

Fig. 8 ein Blockdiagramm des elektrischen Teils eines Audio-Wieder­ gabegeräts 1b für Fahrzeuge gemäß einer anderen erfindungsgemä­ ßen Ausführungsform,

Fig. 9 ein funktionelles Blockdiagramm zur Erklärung der Signalverarbei­ tungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14b,

Fig. 10 ein funktionelles Blockdiagramm zur genauen Erklärung der Einheit C1b zur Erzeugung der Kreuzkopplung,

Fig. 11(1) bis 11(4) Draufsichten zur Erklärung der Wirkungsweise von ersten Schaltungsanordnungen U1b bis U3b,

Fig. 12 eine Draufsicht, die den Aufweitungseffekt für Klangfelder bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt,

Fig. 13 ein funktionelles Blockdiagramm zur Erklärung der Signalverarbei­ tungseinheit 14c gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungs form,

Fig. 14 ein Blockdiagramm der elektrischen Anlage eines Audio-Wieder­ gabegeräts 10 für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfindungsgemä­ ßen Ausführungsform,

Fig. 15 ein funktionelles Blockdiagramm zur Erklärung der Signalverarbei­ tungseinheit 15,

Fig. 16 ein Graph, der den zeitlichen Verlauf von Grundschallen und Klang­ effekt-Schallen darstellt, und

Fig. 17 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus eines Audio-Wieder­ gabegeräts 10b für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfindungsge­ mäßen Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau eines Audio-Wiederga­ begeräts 1 für ein Fahrzeug gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Im Innenraum 2 eines Fahrzeugs sind Lautsprecher SL, SR im Instrumenten­ paneel 5 montiert und vor dem Fahrersitz 3 und dem Beifahrersitz 4 angebracht. Der Lautsprecher SL ist auf der linken Seite angebracht, wohingegen der Lautsprecher SR auf der rechten Seite ausgehend von der Vorwärtsrichtung bezüglich Fahrersitz 3 und Beifahrersitz 4 angebracht ist.

Wie schon eingangs erwähnt, sind die hier erwähnten Ausführungsbeispiele 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 vor­ liegende Erfindung in Fahrzeugen, die für Rechtsverkehr gebaut sind, angewendet werden soll, gegebenenfalls die Angaben spiegelverkehrt zu nehmen sind.

Ein Audio-Signal des linken Kanals wird auf eine Leitung 12 gegeben, wohingegen ein Audio-Signal des rechten Kanals auf eine Leitung 13 gegeben wird, beide stammen von einer Audio-Signalquelle 11, wie beispielsweise einem Magnetband­ wiedergabegerät oder einem Radioempfänger. Die Audio-Signale des linken und des rechten Kanals werden jeweils in digitale Audio-Signale durch Analog/Digital- Wandler ADDL, ADDR umgewandelt und dann in die Signalverarbeitungseinheit 14 eingegeben.

Die Signalverarbeitungseinheit 14 kann ein sog. Digitalsignalprozessor oder etwas ähnliches sein. Die Signalverarbeitungseinheit 14 weist einen Speicher 14M auf. Außerdem ist eine Steuerungseinheit 18 vorhanden, die die arithmetischen Vorgän­ ge in der Signalverarbeitungseinheit 14 nach Maßgabe von Eingaben der Eingabe­ einheit 17 steuert. Die Signalverarbeitungseinheit 14 führt beispielsweise Verzöge­ rungsverarbeitungen mittels des Speichers 14M nach Maßgabe von Steuerungs­ signalen aus, die von der Steuerungseinheit 18 kommen. Die Signalverarbeitungs­ einheit 14 korrigiert die Phase und/oder den Pegel der Audio-Signale in einer noch zu beschreibenden Weise (nur die Phase oder nur den Pegel oder Pegel und Phase gemeinsam).

Die digitalen Audio-Signale für den rechten und den linken Kanal, die von der Si­ gnalverarbeitungseinheit 14 ausgegeben werden, werden in analoge Audio-Signale jeweils mittels Digital/Analog-Wandlern DADL, DADR umgewandelt. Über Lei­ stungsverstärker AMPL, AMPR, die entsprechend den Digital/Analog-Wandlern DADL, DADR vorgesehen sind, werden die sich ergebenden analogen Audio- Signale an die Lautsprecher SL, SR ausgegeben, so daß Schall entsteht.

Fig. 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm zur Erläuterung der Signalverarbei­ tungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14. Diese weist Signalverarbei­ tungsblöcke einschließlich erster Schaltungsanordnungen U1 bis U3 auf, Filterein­ heiten F4L, F4R; F5L, F5R, Verzögerungseinheiten T4L, T4R; T5L, T5R, Multi­ pliziereinheiten BL, BR und Addiereinheiten ML, MR.

Die Übertragungskennlinien von Tönen hängen im allgemeinen von deren Frequenz 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 Audio-Signal in vorbestimmte Frequenzbänder unterteilt und dann in den ersten Schaltungsanordnungen U1 bis U3 korrigiert. Letztere steuern u. a. die Richtung, aus der ein Ton von einem Hörer wahrgenommen wird.

Das Audio-Signal des linken Kanals, das in die Schaltungsanordnung U1 eingege­ ben wird, wird in eine Bandpaßfiltereinheit F1L eingegeben, die Signalkomponen­ ten des Audio-Signals in einem Frequenzband f1 herausfiltert, die durch die erste Schaltungsanordnung U1 bearbeitet werden sollen, beispielsweise Signalkomponen­ ten zwischen 200 und 400 Hz. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters F1L wird in die Einheit C1 zur Erzeugung der Kreuzkopplung, die weiter unten beschrieben wird, eingegeben, In gleicher Weise weist das Audio-Signal des rechten Kanals Si­ gnalkomponenten in einem Frequenzband f1 auf, die im Bandpaßfilter F1R ausgefil­ tert werden und die dann in die Einheit C1 zur Erzeugung der Kreuzkopplung ein­ gegeben werden.

In ähnlicher Weise wird in der ersten Schaltungsanordnung U2 das Audio-Signal des linken Kanals in die Einheit C2 zur Erzeugung der Kreuzkopplung eingegeben, nachdem dessen Signalkomponenten innerhalb eines Frequenzbands f2 von bei­ spielsweise zwischen 400 und 800 Hz im Bandpaßfilter F2L ausgefiltert wurden. Das Audio-Signal des rechten Kanals wird in die Einheit C2 zur Erzeugung der Kreuzkopplung über Bandpaßfilter F2R eingegeben.

Außerdem wird in der ersten Schaltungsanordnung U3 das Audio-Signal des linken Kanals in die Einheit C3 zur Erzeugung der Kreuzkopplung eingegeben, nachdem dessen Signalkomponenten innerhalb eines Frequenzbandes f3 von beispielsweise zwischen 800 und 1600 Hz im Bandpaßfilter F3L ausgefiltert wurden. Das Audio- Signal des rechten Kanals wird in die Einheit C3 zur Erzeugung der Kreuzkopplung über Bandpaßfilter F3R eingegeben.

Ein Teil des Audio-Signals des linken Kanals, das vom Analog/Digital-Wandler ADDL kommt, wird über die Hochpaßfiltereinheit F4L bzw. die Tiefpaßfiltereinheit F5L in die Verzögerungseinheit T4L, T5L eingegeben, um um vorbestimmte Ver­ zögerungszeiten t4L, t5L verzögert zu werden. Danach werden die verzögerten Si­ gnale in die Addiereinheit ML eingegeben. Außerdem wird ein Teil des Audio- Signals des linken Kanals des gesamten Frequenzbandes in die Addiereinheit MR als ein Kreuzkopplungs-Einstellsignal eingegeben, nachdem es in der Multiplizier­ einheit BL mit dem Verstärkungsfaktor gL multipliziert wurde.

In gleicher Weise wird ein Teil des Audio-Signals des rechten Kanals, das vom Analog/Digital-Wandler ADDR kommt, über Hochpaßfilter F4R bzw. Tiefpaßfilter F5R den Verzögerungseinheiten T4R, T5R zugeführt, um um vorbestimmte Verzö­ gerungszeiten t4R, t5R verzögert zu werden. Danach werden die verzögerten Signa­ le in die Addiereinheit MR eingegeben. Außerdem wird ein Teil des Audio-Signals des rechten Kanals des gesamten Frequenzbands in die Addiereinheit ML als ein Kreuzkopplungs-Einstellsignal eingegeben, nachdem es in der Multipliziereinheit BR mit dem Verstärkungsfaktor gR multipliziert wurde.

Die Eckfrequenz f4 des Hochpaßfilters F4L, F4R wird beispielsweise zu 1600 Hz gewählt, und die Eckfrequenz f5 des Tiefpaßfilters F5L, F5R wird beispielsweise zu 200 Hz gewählt.

Fig. 4 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das genau die Einheit C1 zur Erzeugung der Kreuzkopplung erklärt. Ein Teil der Ausgangssignale des Bandpaßfilters F1L wird über eine Dämpfungseinheit AL und eine Phasenverschiebungseinheit PL einer Addiereinheit M1 als ein Kreuzkopplungssignal zugeführt, das dem Ausgangs­ signal, das vom Bandpaßfilter F1R kommt, hinzuzuaddieren ist. Das Ausgangs­ signal der Addiereinheit M1 wird in der Verzögerungseinheit TR um eine vorbe­ stimmte Verzögerungszeit tR verzögert und dann an die Addiereinheit MR ausgege­ ben.

Andererseits wird ein Teil des Ausgangssignal vom Bandpaßfilter F1R über die Dämpfungseinheit AR und die Phasenverschiebungseinheit PR der Addiereinheit M2 als ein Kreuzkopplungssignal zugeführt, das dem Ausgangssignal, das vom Bandpaßfilter F1L kommt, hinzuaddiert wird. Danach wird das Ausgangssignal der Addiereinheit M2 in der Verzögerungseinheit TL um eine vorbestimmte Verzöge­ rungseinheit tL verzögert und dann an die Addiereinheit ML ausgegeben. Die Pha­ senverschiebungseinheiten PL, PR korrigieren die Phasen der jeweils eingegebenen Audio-Signale um θL, θR. Die Dämpfungseinheiten AL, AR dämpfen die in sie eingegebenen Audio-Signale mittels der jeweiligen Dämpfungsfaktoren aL, aR. Die Konstanten, wie beispielsweise die Phasenverschiebungsbeträge θL, θR und die Dämpfungsfaktoren aL, aR für die digitale Signalverarbeitung werden durch die Steuerungseinheit 18 nach Maßgabe von Eingaben von der Eingabeeinheit 17 ge­ setzt.

Die anderen Einheiten C2, C3 zur Erzeugung der Kreuzkopplung haben einen Auf­ bau, der der Einheit C1 ähnelt, wobei jedoch die Phasenverschiebungsbeträge θL, θR der Phasenverschiebungseinheiten PL, PR und die Dämpfungsfaktoren aL, aR in den Dämpfungseinheiten AL, AR auf Werte gesetzt werden, die sich in der vorlie­ genden Ausführungsform in den entsprechenden Frequenzbändern f1, f2, f3 ent­ sprechend den akustischen Eigenschaften des Innenraums 2 des Fahrzeugs ändern.

Fig. 5 ist eine Draufsicht zur Erklärung der Wirkungsweise der ersten Schaltungs­ anordnungen U1 bis U3 und der Multipliziereinheiten BL, BR. Der Lautsprecher SR ist rechts unter einem Winkel θ11 bezüglich der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a, der auf dem Fahrersitz 3 sitzt, angebracht. Der Lautsprecher SL ist links unter einem Winkel θ13 größer als der Winkel θ11 bezüglich der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a angebracht. Wenn in dieser Situation nur der Schall des rechten Kanals 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 an­ gedeutet 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 Signals des rechten Kanals um den Betrag θR in der Phasenver­ schiebungseinheit PR verschoben wird, und wenn der Pegel um den Betrag aR in den Dämpfungseinheiten AR in den zweiten Signalerzeugungs-Einheiten C1 bis C3 geändert wird, meint der Hörer 3a, daß die Schallquelle für den rechten Kanal in einer Richtung jenseits vom Lautsprecher SR liegt, wie durch Bezugszeichen l3 in Fig. 5(3) angedeutet, anstelle der vorher vermeintlich wahrgenommenen Richtung l2, die diesseits vom Lautsprecher SR liegt.

Wenn nun der Schall des linken Kanals mittels der Phasenverschiebungseinheit PL und der Dämpfungseinheit AL über den Lautsprecher SR abgestrahlt wird, wohin­ gegen der Schall des linken Kanals mittels Bandpaßfiltern F1L bis F3L über den Lautsprecher SL abgestrahlt wird, kann ein lateral symmetrisches Klangfeld gebil­ det werden, so daß die Richtung, aus der ein Schall wahrgenommen wird, in etwa der Vorwärtsrichtung des Hörers 3a entspricht, wie dies durch Bezugszeichen l4 angedeutet ist, und das Klangfeld hat einen Divergenzwinkel θ1 bezüglich der Vor­ wärtsrichtung, wie es durch die Bezugszeichen l6, l7 in Fig. 5(4) angedeutet ist.

Die Phasenverschiebungsbeträge θL, θR werden so eingestellt, daß der Divergenz­ winkel θ1 vergleichsweise groß wird. Wenn auf diese Weise ein Klangfeld, wie es durch Bezugszeichen JRb in Fig. 6 bezeichnet ist und das lateral symmetrisch ist und einen relativ großen Divergenzwinkel θ1 hat, gebildet wird, werden die Ver­ stärkungsfaktoren gL, gk der Multipliziereinheiten BL, BR so eingestellt, daß sie den Divergenzwinkel θ1 verengen. Insbesondere wird der Divergenzwinkel θ1 da­ durch eingeengt, daß der Pegel des Kreuzkopplungs-Einstellsignals, ein Signal, auf das die oben beschriebene Signalverarbeitung nicht angewendet wird, eingestellt wird. Es ergibt sich somit ein ideales Klangfeld, wie es durch Bezugszeichen JR in Fig. 6 dargestellt ist, das einen Divergenzwinkel θ3 von beispielsweise etwa 30° hat.

Durch die eben beschriebene Ausführungsform kann ein ideales Klangfeld erzeugt werden, das bezüglich des Fahrersitzes 3 lateral symmetrisch ist, wie es durch Refe­ renzbuchstaben JR angedeutet ist, und das einen idealen Divergenzwinkel θ3 hat, und der Hörer 3a hat den Eindruck, daß der Schall ohne Abweichung von vorne kommt. Außerdem kann der Divergenzwinkel θ3 durch eine einfache Operation des Einstellens der Verstärkungsfaktoren gL, gR der Multipliziereinheiten BL, BR ein­ gestellt werden, ohne daß Parameter innerhalb der zweiten Signalerzeugungs-Ein­ heiten C1 bis C3 wie beispielsweise die Phasenverschiebungsbeträge θL, θR, geän­ dert werden müßten. Dies führt zu einer merklichen Verbesserung der Bedienbarkeit des Audio-Wiedergabegeräts, so daß störende Einflüsse für die Bedienung des Fahrzeugs verringert werden.

In der vorbeschriebenen Ausführungsform wir das gesamte Frequenzband des Au­ dio-Signals, das aus der Signalquelle 11 stammt, in die Multipliziereinheiten BL, BR eingegeben. Es kann aber angebracht sein, Filter F6L, F6R zur Einschränkung des Divergenzwinkels eines Audio-Signals, das innerhalb eines speziellen Fre­ quenzbandes liegt, vorzusehen, wie dies in der Audio-Signalverarbeitungseinheit 14a, die in Fig. 7 gezeigt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung getan ist.

Dann können beispielsweise Tiefpaßfilter von 3 kHz, deren Eckfrequenz an der obe­ ren Grenze des Frequenzbands der menschlichen Sprache liegt, als Filter F6L, F6R vorgesehen sein. Sprache bildet dann ein Klangfeld JR mit dem Divergenzwinkel θ3, und der Hörer 3a hat den Eindruck, daß die Sprache ohne Abweichung von vor­ ne kommt. Die verbleibenden akustischen Komponenten, die beispielsweise durch Musikinstrumente oder ähnliches erzeugt wurden, können dann ein Klangfeld JRb hervorrufen, das den Divergenzwinkel θ1 hat. Auf diese Weise kann dann ein brei­ teres Klangfeld als das Klangfeld von Sprache geformt werden.

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

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konstruktion einer Audio-Wieder­ gabevorrichtung 1b für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. Fig. 9 ist ein funktionelles Blockdiagramm zur Erklärung der Signalverarbeitungsvorgänge in der Signalverarbeitungseinheit 14b, und Fig. 10 ist eine funktionelles Blockdiagramm zur genauen Erklärung der zweiten Signalerzeu­ gungs-Einheit C1b. Die Ausführungsform ähnelt der vorher besprochenen, gleiche bzw. entsprechende Teil haben deshalb die gleichen Bezugszeichen.

Zwischen dem linken Lautsprecher SL und dem rechten Lautsprecher SR ist nun jedoch im Instrumentenpaneel 5 ein mittlerer Lautsprecher SC vorgesehen. Entspre­ chend diesem mittlerem Lautsprecher SC ist ein Leistungsverstärker AMPC und ein Digital/Analog-Wandler DADC vorgesehen. Die Signalverarbeitungseinheit 14b gibt Audio-Signale für drei Kanäle aus, nämlich für den linken, den rechten und den mittleren. Das Audio-Signal für den mittleren Kanal wird dem mittleren Lautspre­ cher SC über den Digital/Analog-Wandler DADC und den Leistungsverstärker AMPC zugeführt.

Die zweite Signalerzeugungs-Einheit C1b der ersten Schaltungsanordnung U1b, die in der Signalverarbeitungseinheit 14b vorgesehen ist, hat die in Fig. 10 dargestellte Konstruktion. Über Phasenverschiebungseinheiten PLb, PRb und Dämpfungseinhei­ ten ALb, ARb werden in dieser zweiten Signalerzeugungs-Einheit C1b die Ausgän­ ge von Bandpaßfiltern F1L, F1R jeweils in die Addiereinheit M3 eingegeben.

Außerdem werden die Audio-Signale des linken und des rechten Kanals in einer Addiereinheit M4 der zweiten Signalerzeugungs-Einheit C1b addiert. Das addierte Signal wird in die Addiereinheit M3 eingegeben, nachdem es in der Dämpfungsein­ heit AC durch den Dämpfungsfaktor aC gedämpft wurde. In einer Phasenverschie­ bungseinheit PC wird das Ausgangssignal der Addiereinheit M3 um den Phasenver­ schiebungsbetrag ϕ verschoben und an die Addiereinheit MC als Kreuzkopplungs­ signal ausgegeben.

In die Addiereinheit MC werden außerdem Kreuzkopplung-Einstellsignale aus den Multipliziereinheiten BL, BR eingegeben. Das addierte Ausgangssignal der Addier­ einheit MC wird dem Digital/Analog-Wandler DADC zugeführt.

Die übrigen zweiten Signalerzeugungs-Einheiten C2b, C3b sind ähnlich der Einheit C1b konstruiert. Gemäß dieser Ausführungsform sind jedoch die Phasenverschie­ bungsbeträge θLb, θRb, ϕ in den Phasenverschiebungseinheiten PLb, PRb, PC so­ wie die Dämpfungsfaktoren aLb, aRb, aC in den Dämpfern ALb, ARb, AC auf Werte gesetzt, die sich für die jeweiligen Frequenzbänder f1, f2, f3 entsprechend den akustischen Eigenheiten des Fahrzeuginnenraums 2 unterscheiden.

Fig. 11 ist eine Draufsicht zur Erklärung der Wirkungsweise der ersten Schaltungs­ anordnungen U1b bis U3b sowie der Multipliziereinheiten BL, BR. Bezüglich der Vorwärtsrichtung eines Hörers 3a, der auf dem Fahrersitz 3 sitzt, ist der rechte Laut­ sprecher SR rechts unter einem Winkel θ11 angebracht. Bezüglich der Vorwärts­ richtung des Hörers 3a ist der mittlere Lautsprecher SC links unter einem Winkel θ12, der größer als θ11 ist, angebracht. Noch weiter links ist der linke Lautsprecher SL unter einem Winkel θ13 angebracht, der größer ist als der Winkel θ12. 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 Schallquelle in einer durch Bezugszeichen l1 angedeuteten Richtung liegt.

Wird dagegen der gleiche Schall sowohl vom mittleren Lautsprecher SC als auch vom rechten Lautsprecher SR abgestrahlt, gewinnt der Hörer 3a den Eindruck, daß der Schall näherungsweise von vorne kommt, wie dies in Fig. 11(2) durch Bezugs­ zeichen l2 angedeutet ist.

Wenn somit in den zweiten Signalerzeugungs-Einheiten C1b bis C3b die Phase des Audio-Signals des rechten Kanals um den Betrag θRb in der Phasenverschiebungs­ einheit PRb und der Pegel um den Betrag aRb in der Dämpfungseinheit ARb geän­ dert werden, bekommt der Hörer 3a den Eindruck, daß der Schall des rechten Ka­ nals aus einer Richtung jenseits des Lautsprechers SR kommt, wie dies durch Be­ zugszeichen l3 in Fig. 11(3) dargestellt ist, anstatt der vorherigen Richtung l2, die diesseits des Lautsprechers SR liegt.

Wenn nun aber das Audio-Signal des linken Kanals über die Phasenverschiebungs­ einheit PLb durch den mittleren Lautsprecher SC abgestrahlt wird, und das Audio- Signal des linken Kanals über Bandpaßfilter F1L bis F3L über den linken Lautspre­ cher SL abgestrahlt wird, wird die Richtung, aus der ein Hörer den Schall wahr­ nehmen sollte, und die, wie durch Bezugszeichen 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 verteilt werden, indem die Phase des Audio-Signals in der Phasenverschiebungseinheit PC um den Betrag ϕ verschoben wird. Demgemäß können lateral symmetrische Klangfelder 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 Klangfeld den Diver­ genzwinkel θ1 bezüglich der Vorwärtsrichtung hat, wie dies durch Referenzzeichen l6, l7 in Fig. 11(4) angedeutet ist.

Die Phasenverschiebungsbeträge θLb, θRb, ϕ sind so eingestellt, daß der Diver­ genzwinkel θ1 vergleichsweise groß wird. Wenn auf diese Weise ein Klangfeld, das lateral symmetrisch ist und einen relativ großen Divergenzwinkel θ1 hat, geformt wird, wie dies durch Referenzzeichen JRb in Fig. 12 angedeutet ist, werden die Verstärkungsfaktoren gL, gR der Multipliziereinheiten BL, BR so eingestellt, daß sie den Divergenzwinkel θ1 verengen. Insbesondere wird der Divergenzwinkel θ1 dadurch eingeengt, daß der Pegel des Kreuzkopplungs-Einstellsignals, ein Signal, auf das die oben beschriebene Signalverarbeitung nicht angewendet wird, eingestellt wird. Auf diese Weise kann ein ideales Klangfeld erzeugt werden, wie dies durch Bezugszeichen JR in Fig. 12 angedeutet ist, das einen Divergenzwinkel von bei­ spielsweise etwa 30° hat. In ähnlicher Weise wird ein Klangfeld mit einem idealen Divergenzwinkel θ3, wie dies durch Bezugszeichen JL dargestellt ist, bezüglich des Hörers 4a auf dem Beifahrersitz 4 ausgebildet werden.

Somit können gemäß dieser Ausführungsform Klangfelder, wie sie durch Bezugs­ zeichen JR, JL angedeutet sind, geformt werden, die lateral symmetrisch sind und die ideale Divergenzwinkel θ3 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 θ3 durch einen einfachen Vorgang, wie beispielsweise die Einstellung der Verstärkungen gL, gR der Multi­ pliziereinheiten BL, BR eingestellt werden, ohne daß Parameter in den zweiten Si­ gnalerzeugungs-Einheiten C1b bis C3b, wie beispielsweise die Phasenverschie­ bungsbeträge θLb, θRb, ϕ geändert werden müßten.

In der soeben beschriebenen Ausführungsform wird das Audio-Signal über das ge­ samte Frequenzband von der Audio-Signalquelle 11 in die Multipliziereinheiten BL, BR eingegeben. Es kann aber angemessen sein, Filter F6L, F6R, wie weiter oben beschrieben, vorzusehen, um den Divergenzwinkel derjenigen Audio-Signale einzu­ engen, die in einem speziellen Frequenzband liegen, wie das in der Verarbeitungs­ einheit 14c für Audio-Signale in Fig. 13 entsprechend einem weiteren erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiel getan ist.

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konstruktion eines Audio-Wie­ dergabegeräts 10 für ein Fahrzeug gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Aus­ führungsform zeigt. Die Ausführungsform ist ähnlich zu den vorher beschriebenen, gleiche oder entsprechende Teile haben deshalb die gleichen Bezugszeichen. Hier werden jedoch die Audio-Signale von einer Signalquelle 11 in die Signalverarbei­ tungseinheit 14 als Toneingangssignale eingegeben. Andererseits erzeugt eine Si­ gnalverarbeitungseinheit 15, die beispielsweise ein digitaler Signalprozessor sein kann, Klangeffektsignale wie beispielsweise direkte Reflexionen oder Nachhallsi­ gnale in einer Weise, die weiter unten beschrieben wird. Die Klangeffektsignale werden in einer Signalverarbeitungseinheit 16 verarbeitet, deren Konstruktion ähn­ lich zu der der Signalverarbeitungseinheit 14 ist, und dann zusammen mit den Si­ gnalen, die von der Signalverarbeitungseinheit 14 ausgesandt werden, in akustische Schwingungen umgewandelt.

Insbesondere werden das rechte und das linke Toneingangssignal von der Signal­ quelle 11 in den Analog/Digital-Wandlern ADRL ADRR in digitale Signale umge­ wandelt und dann in die Signalverarbeitungseinheit 15 eingegeben. Die Signalver­ arbeitungseinheit 15, die als eine Einrichtung zur Erzeugung der Klangeffektsignale dient, verarbeitet die in sie eingegebenen Toneingangssignale des linken und des rechten Kanals, um die Klangeffektsignale dieser Kanäle zu erzeugen, und gibt die­ se an die Signalverarbeitungseinheit 16 aus.

In Digital/Analog-Wandlern DARL, DARR werden die digitalen Signale des linken und des rechten Kanals, die von der Signalverarbeitungseinheit 16 ausgegeben wer­ den, in analoge Signale umgewandelt und jeweils an die Addiereinheiten 19L, 19R ausgegeben. In den Addiereinheiten 19L, 19R werden die analogen Signale des lin­ ken bzw. des rechten Kanals aus den Digital/Analog-Wandlern DARL, DARR zu den entsprechenden linken bzw. rechten Tonsignalen aus der Signalverarbeitungs­ einheit 14 addiert. Danach werden die addierten linken bzw. rechten Signale in die Leistungsverstärker AMPL, AMPR eingegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Signalverarbeitungseinheiten 15, 16 jeweils mit entsprechenden Speichern 15M, 16M versehen sind und jede für sich ähnlich zur Signalverarbeitungseinheit 14 ist. Nach Maßgabe von Steuerungssignalen von der Steuerungseinheit 18 führen diese Signalverarbeitungseinheiten 15, 16 mittels der Speicher 15M, 16M arithmetische Verarbeitungen aus.

Fig. 15 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Signalverarbeitungseinheit 15. In einer Addiereinheit 21 werden die von den Analog/Digital-Wandlern ADRL, ADRR umgesetzten linken bzw. rechten Toneingangssignale addiert, so daß sie monoaurale Signale sind, und werden dann in eine Vorverzögerungseinheit 22 eingegeben. Die Vorverzögerungseinheit 22 verzögert das monoaurale Signal um eine vorbestimmte Zeitdauer T1 bezüglich der Toneingangssignale, die durch Bezugszeichen SD in Fig. 16 dargestellt sind, und gibt sie dann an Verzögerungsspeicher DL, DR weiter, 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 Audio- Signal um vorbestimmte Zeitdauern ΔTL1, ΔTL2, . . ., ΔTLn. Die Ausgangssignale der jeweiligen Speicherzellen DL1 bis DL(n - 1) werden den jeweils die nächste Stu­ fe bildenden Speicherzellen DL2 bis DLn zugeführt. Außerdem werden die Aus­ gangssignale der jeweiligen Speicherzellen DL1 bis DLn über Multipliziereinheiten QL1 bis QLn einer Addiereinheit 23 zugeführt, um darin addiert zu werden. Die Multipliziereinheiten QL1 bis QLn multiplizieren die Ausgangssignale der entspre­ chenden Speicherzellen DL1 bis DLn mit vorbestimmten Koeffizienten qL1 bis qLn und geben das entstandene Ergebnis an die Addiereinheit 23 aus.

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

Die Vorverzögerungseinheit 22 verzögert das monoaurale Toneingangssignal, das in sie eingegeben wurde, um eine vorbestimmte Zeitdauer T2 und gibt dann das verzö­ gerte Signal an die Addiereinheit 25 aus. Das Ausgangssignal der Addiereinheit 25 wird dann in einem Verzögerungsspeicher 26 um eine vergleichsweise kurze, vor­ bestimmte Zeitdauer ΔTa verzögert und dann auf die Leitung 28 gegeben. Das Aus­ gangssignal des Verzögerungsspeichers 26 wird mit einem Koeffizienten qa in einer Multipliziereinheit 27 multipliziert und dann zur Addiereinheit 25 zurückgeführt.

Über die Leitung 28 wird das Ausgangssignal des Verzögerungsspeichers 26 der Addiereinheit 29 zugeführt, um dort mit dem Ausgangssignal der Addiereinheit 23 addiert zu werden, danach wird sie als ein Klangeffektsignal des linken Kanals der Signalverarbeitungseinheit 16 zugeführt. Genauso wird das Ausgangssignal des Verzögerungsspeichers 26 einem Verzögerungsspeicher 30 zugeführt, um darin um eine vorbestimmte Zeitdauer ΔTb verzögert zu werden, danach wird sie der Ad­ diereinheit 31 zugeführt. Dort wird das verzögerte Ausgangssignal zum Ausgangs­ signal der Addiereinheit 24 addiert und dann als Klangeffektsignal des rechten Ka­ nals der Signalverarbeitungseinheit 16 zugeführt.

Betrachtet man nun nur den linken Kanal, wird somit, wie in Fig. 16 gezeigt, ein erstes anfängliches Reflexionsschallsignal, das durch Bezugszeichen SL1 bezeich­ net ist, aus dem durch Bezugszeichen SD angedeuteten Toneingangssignal nach ei­ ner Dauer ΔT1 + ΔTL1 gebildet. Danach werden in Abfolge nach den Zeitdauern ΔTL2, ΔTL3, . . . ΔTLn anfängliche Reflexionsschallsignale SL2, SL3, . . ., SLn ge­ formt. Die Pegel der Reflexionsschallsignale SL1 bis SLn werden jeweils durch die Koeffizienten qL1 bis qLn festgelegt. Die jeweiligen Reflexionsschallsignale 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 das Toneingangssignal SD abge­ strahlt wurde, wird das Nachhallschallsignal Sa gebildet, das für jede Zeitdauer ΔTa um den Faktor qa gedämpft wird. In gleicher Weise werden für den rechten Kanal anfänglich reflektierte Schallsignale für jede der Zeitdauern ΔTR1 bis ΔTRn gebil­ det sowie Nachhallschallsignale 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 Koef­ fizienten qL1 bis qLn, qR1 bis qRn, qa werden entsprechend den Phasenverschie­ bungsbeträgen θL, θR 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 Signalverarbeitung verändert werden, ist es mög­ lich, beispielsweise die akustischen Eigenschaften eines Konzertsaals oder eines Fußballstadions zu simulieren.

Falls somit die Verstärkungsfaktoren gL, gR der Multipliziereinheiten BL, BR in den ersten Schaltungsanordnungen U1 bis U3 der Signalverarbeitungseinheit 16 kleiner gemacht werden, um den Pegel des Kreuzkopplungs-Einstellsignals zu ver­ kleinern, wird ein relativ weites Klangfeld für Klangeffekte gebildet, wie durch Be­ zugszeichen JRb in Fig. 6 gezeigt.

Wenn die Verstärkungen gL, gR der Puffer BL, BR im Vergleich zu denen der er­ sten Schaltungsanordnungen U1 bis U3 der Signalverarbeitungseinheit 14 und der Signalverarbeitungseinheit 16 größer gemacht werden, um den Pegel des Kreuz­ kopplungs-Einstellsignals anzuheben, wird sich für die Grundschalle ein Klangfeld ergeben, wie es durch Bezugszeichen JR angedeutet ist, bei dem der Hörer den Ein­ druck hat, daß der Schall stabil von vorne kommt, und das lateral symmetrisch ist. Indem die Klangfelder JR der Grundschalle und die Klangfelder JRb der Effekt- Schalle jeweils unabhängig wie soeben beschrieben gesteuert werden, gewinnt man den Eindruck, daß der Schall von vorne kommt und Schalle können mit hoher Na­ türlichkeit bei hohem Raumfüllungsgrad wiedergegeben werden.

Fig. 17 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der elektrischen Konstruktion eines Audio-Wiedergabegeräts 10b für Fahrzeuge gemäß einer weiteren erfindungsgemä­ ßen Ausführungsform. Die Ausführungsform ist ähnlich denen in Fig. 8 und 14, weshalb gleiche oder einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen haben. Bei dieser Ausführungsform werden nun Grundschallsignale und Klangeffektsigna­ le über einen mittleren Lautsprecher abgestrahlt. Dementsprechend wird ein digita­ les Grundschall-Signal, das von der Signalverarbeitungseinheit 14b stammt, in ein analoges Signal im Digital/Analog-Wandler DADC umgewandelt und dann in die Addiereinheit 19C eingegeben. Das digitale Klangeffekt-Signal des mittleren Ka­ nals, das aus der Signalverarbeitungseinheit 16b stammt, wird in analoge Signale im Digital/Analog-Wandler DARC umgewandelt und dann in die Addiereinheit 19C eingegeben. Das Signal aus der Addiereinheit 19C wird im Leistungsverstärker AMPC verstärkt und dem mittleren Lautsprecher SC zugeführt.

Wenn somit die Verstärkungsfaktoren gL, gR der Multipliziereinheiten BL, BR in der Signalverarbeitungseinheit 16b kleiner gemacht werden, um den Pegel des Kreuzkopplungs-Einstellsignals zu verringern, werden bezüglich des Hörers für Klangeffekte relativ breite Klangfelder erzeugt, wie dies durch Bezugszeichen JLb, JRb in Fig. 12 angedeutet ist. Wenn andererseits zur Erhöhung des Pegels des Kreuzkopplungs-Einstellsignals die Verstärkungen gL, gR in den Multipliziereinhei­ ten BL, BR in der Signalverarbeitungseinheit 14b größer gemacht werden, werden die durch die Bezugszeichen JL, JR in Fig. 12 angedeuteten Klangfelder für Klang­ effekte gebildet, bei denen der Hörer den Eindruck hat, daß der Schall von vorne kommt, und die lateral symmetrisch sind. Auf diese Weise können die Klangfelder für Grundschalle und die von Klangeffekten bequem einzeln aufgeweitet werden.

Die Korrektur eines lateral asymmetrischen Klangfelds sowie die Aufweitung eines Klangfelds, wie es weiter oben beschrieben wurde, sind nicht auf die Anwendung auf Audio-Wiedergabegeräte für Fahrzeuge beschränkt, sondern können in geeigne­ ter 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 Klang­ felds sowie die Aufweitung des Klangfelds im Empfänger durchgeführt werden. Andererseits kann die Signalverarbeitung aber auch in der Rundfunkstation durch­ geführt werden, so daß die schon verarbeiteten Audio-Signale an die einzelnen Empfänger übermittelt werden.

Genausogut ist es möglich, Grundschallsignale aus der Signalverarbeitungseinheit 14 bzw. 14b und Klangeffektsignale aus der Signalverarbeitungseinheit 16 bzw. 16b in analoge Audio-Signale umzuwandeln, nachdem sie in digitaler Form zueinander addiert wurden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Aufweiten und Symmetrieren eines von zwei asymmetrisch vor einem Zuhörer angeordneten Lautsprechern (SL, SR) erzeugten stereophonen Klangfeldes, mit

• - Eingangskanälen (12, 13) für ein rechtes und ein links Toneingangssignal,
• - einem rechten und einem linken Ausgangskanal, die je­ weils ein rechtes und ein links Tonausgangssignal abge­ ben,
• - einer ersten Schaltungsanordnung (U1, U2, U3) mit Pha­ senverschiebungseinheiten (PR, PL) und Dämpfungseinhei­ ten (AR, AL), die aus dem rechten bzw. linken Tonein­ gangssignal ein rechtes und ein links phasenverschobenes und pegelkorrigiertes Kreuzkopplungssignal erzeugt, wo­ von zur Aufweitung und Symmetrierung des Klangfeldes be­ züglich eines Zuhörers das rechte Kreuzkopplungssignal dem linken Ausgangskanal und das linke Kreuzkopplungs­ signal dem rechten Ausgangskanal zugemischt wird, und
• - einer zweiten Schaltungsanordnung mit einstellbaren Mul­ tipliziereinheiten (BR, BL), die aus dem rechten bzw. linken Toneingangssignal ein pegelangepaßtes rechtes und ein pegelangepaßtes linkes Kreuzkopplungseinstellsignal erzeugt, wovon zur Anpassung der Klangfeldaufweitung be­ züglich des Zuhörers das rechte Kreuzkopplungseinstell­ signal dem linken Ausgangskanal und das linke Kreuzkopp­ lungseinstellsignal dem rechten Ausgangskanal zugemischt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit

• - einer dritten Schaltungsanordnung (15), die Verzöge­ rungsmittel (22, 26, 30, DL1, . . ., DLn, DR1, . . ., DRn) und eine Multipliziereinheit (27) enthält, und die ein rechtes und ein linkes Klangeffektsignal aus dem rechten bzw. dem linken Toneingangssignal durch Verzögern mit­ tels der Verzögerungsmittel und Pegelkorrektur mittels der Multipliziereinheit (27) erzeugt,
• - einer ersten zusätzlichen Schaltungsanordnung (U'1- U'3) mit Phasenverschiebungseinheiten (PR, PL) und Dämp­ fungseinheiten (AR, AL), die aus dem rechten bzw. linken Klangeffektsignal ein rechtes und ein links phasenver­ schobenes und pegelkorrigiertes zusätzliches Kreuzkopp­ lungssignal erzeugt, wovon zur Aufweitung und Symmetrie­ rung des Klangfeldes bezüglich eines Zuhörers das rechte zusätzliche Kreuzkopplungssignal dem linken Ausgangska­ nal und das linke zusätzliche Kreuzkopplungssignal dem rechten Ausgangskanal zugemischt wird, und
• - einer zweiten zusätzlichen Schaltungsanordnung mit ein­ stellbaren Multipliziereinheiten (BR, BL), die aus dem rechten bzw. linken Klangeffektsignal ein pegelangepaß­ tes rechtes und ein pegelangepaßtes linkes zusätzliches Kreuzkopplungseinstellsignal erzeugt, wovon zur Anpas­ sung der Klangfeldaufweitung bezüglich des Zuhörers das rechte zusätzliche Kreuzkopplungseinstellsignal dem lin­ ken Ausgangskanal und das linke zusätzliche Kreuzkopp­ lungseinstellsignal dem rechten Ausgangskanal zugemischt wird.

3. Vorrichtung zum Aufweiten und Symmetrieren eines von drei asymmetrisch vor einem Zuhörer angeordneten Lautsprechern (SL, SR, SC) erzeugten stereophonen Klangfeldes, mit

• - Eingangskanälen (12, 13) für ein rechtes und ein linkes Toneingangssignal,
• - einem rechten, einem mittleren und einem linken Aus­ gangskanal, die jeweils ein rechtes, ein mittleres und ein linkes Tonausgangssignal abgeben,
• - einer ersten Schaltungsanordnung (U1, U2, U3) mit Pha­ senverschiebungseinheiten (PRb, PLb) und Dämpfungsein­ heiten (ARb, ALb), die aus dem rechten bzw. linken Toneingangssignal ein mittleres phasenverschobenes und pegelkorrigiertes Kreuzkopplungssignal erzeugt, das zur Aufweitung und Symmetrierung des Klangfeldes bezüglich eines Zuhörers dem mittleren Ausgangskanal zugemischt wird, und
• - einer zweiten Schaltungsanordnung mit einstellbaren Mul­ tipliziereinheiten (BR, BL), die aus dem rechten bzw. linken Toneingangssignal ein pegelangepaßtes rechtes und ein pegelangepaßtes linkes Kreuzkopplungseinstellsignal erzeugt, die zur Anpassung der Klangfeldaufweitung be­ züglich des Zuhörers dem mittleren Ausgangskanal zuge­ mischt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit

• - einer dritten Schaltungsanordnung (15), die Verzöge­ rungsmittel (22, 26, 30, DL1, . . ., DLn, DR1, . . ., DRn) und eine Multipliziereinheit (27) enthält, und ein rech­ tes und ein linkes Klangeffektsignal aus dem rechten bzw. dem linken Toneingangssignal durch Verzögern mit­ tels der Verzögerungsmittel und Pegelkorrektur mittels der Multipliziereinheit (27) erzeugt,
• - einer ersten zusätzlichen Schaltungsanordnung (U1b- U3b) mit Phasenverschiebungseinheiten (PR, PL) und Dämp­ fungseinheiten (AR, AL), die aus dem rechten bzw. linken Klangeffektsignal ein mittleres phasenverschobenes und pegelkorrigiertes zusätzliches Kreuzkopplungssignal er­ zeugt, das zur Aufweitung und Symmetrierung des Klang­ feldes bezüglich eines Zuhörers dem mittleren Ausgangs­ kanal zugemischt wird, und
• - einer zweiten zusätzlichen Schaltungsanordnung mit ein­ stellbaren Multipliziereinheiten (BR, BL), die aus dem rechten bzw. linken Klangeffektsignal ein pegelangepaß­ tes rechtes und ein pegelangepaßtes linkes zusätzliches Kreuzkopplungseinstellsignal erzeugt, die zur Anpassung der Klangfeldaufweitung bezüglich des Zuhörers dem mitt­ leren Kanal zugemischt werden.