DE102013007689B4

DE102013007689B4 - Method for operating an audio system in a vehicle and audio system in a vehicle

Info

Publication number: DE102013007689B4
Application number: DE102013007689.7A
Authority: DE
Inventors: Simon Bork
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2033-05-04
Also published as: DE102013007689A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug, umfassend
– eine Audioquelle (1) mit wenigstens einem rechten Audiokanal (R), einem linken Audiokanal (L) und einem Center-Audiokanal (C) und
– zwei direkt benachbart, direkt hinter einem Insassen (4) angeordnete Lautsprecher (2, 3), welche je ein Audiosignal in Richtung des Insassen (4) abstrahlen,
– wobei ein Seitensignal (SS) aus den im rechten Audiokanal (R) und linken Audiokanal (L) unterschiedlichen Signalanteilen gebildet wird,
– wobei ein erster Lautsprecher (2) der zwei Lautsprecher (2, 3) ein Direktaudiosignal (DAS) abstrahlt, das aus einer Summe aus dem Signal des Center-Audiokanals (C) und dem Seitensignal (SS) gebildet wird und
– wobei ein zweiter Lautsprecher (3) der zwei Lautsprecher (2, 3) ein Raumaudiosignal (RAS) abstrahlt, das aus einer Differenz aus dem Signal des Center-Audiokanals (C) und dem Seitensignal (SS) gebildet wird.A method of operating an audio system in a vehicle, comprising
An audio source (1) having at least a right audio channel (R), a left audio channel (L) and a center audio channel (C) and
- two directly adjacent, directly behind an occupant (4) arranged speakers (2, 3), which each emit an audio signal in the direction of the occupant (4),
In which a page signal (SS) is formed from the different signal components in the right audio channel (R) and left audio channel (L),
- wherein a first speaker (2) of the two speakers (2, 3) radiates a direct audio signal (DAS), which is formed from a sum of the signal of the center audio channel (C) and the page signal (SS) and
- wherein a second loudspeaker (3) of the two loudspeakers (2, 3) radiates a spatial audio signal (RAS), which is formed from a difference between the signal of the center audio channel (C) and the side signal (SS).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug gemäß dem Anspruch 1 sowie ein Audiosystem in einem Fahrzeug gemäß dem Anspruch 6.The invention relates to a method for operating an audio system in a vehicle according to claim 1 and to an audio system in a vehicle according to claim 6.

Aufgrund immer leistungsfähigerer Unterhaltungselektronik in Fahrzeugen wächst das Bedürfnis nach Raumklang in Fahrzeugen ähnlich dem Raumklang von Surroundanlagen im Wohnzimmer oder Kino. Es gibt Tendenzen, diesen Raumklang in mehreren horizontalen Ebenen über eine Vielzahl von Lautsprechern zu erzeugen, um auf jedem Sitzplatz den gleichen Klang zu erleben. Dabei werden 16 oder mehr Lautsprecher in einem Fahrzeug verbaut. Dies fordert eine sehr aufwendige Verkabelung sowie einen hohen Material- und Montageaufwand, was zu teuren Einbauten führt. Darüber hinaus müssen entsprechende Codecs entwickelt werden, die die Vielzahl der notwendigen Signale codieren und decodieren. Weiterhin muss das Tonstück in entsprechender Qualität aufgezeichnet werden, damit die Lausprecher entsprechend ausgenutzt und angesteuert werden. Alternativ müssen herkömmliche Tonsignale auf die Vielzahl der Lautsprecher umgerechnet werden. Deutlich preiswertere Lösungen werden durch die Nutzung bestehender Tonformate und Codecs erzielt, wenn Lautsprecher sitzplatzbezogen angeordnet sind.Due to more and more powerful consumer electronics in vehicles, the need for surround sound in vehicles similar to the surround sound of surround systems in the living room or cinema is growing. There are tendencies to create this surround sound in several horizontal levels through a variety of speakers to experience the same sound in each seat. This 16 or more speakers are installed in a vehicle. This requires a very complicated wiring and a high material and assembly costs, which leads to expensive fixtures. In addition, appropriate codecs must be developed that encode and decode the variety of necessary signals. Furthermore, the sound piece must be recorded in the appropriate quality so that the speakers are utilized and controlled accordingly. Alternatively, conventional audio signals must be converted to the plurality of speakers. Significantly cheaper solutions are achieved by the use of existing sound formats and codecs when speakers are arranged seat-related.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Patentschrift EP 1 137 319 B1 ist ein elektroakustischer Raumklangwandler für Kopfstützen bekannt. Dabei werden die Lautsprecher in der Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes angeordnet und strahlen Schallwellen entlang einer Achse ab, die parallel zur Längsachse der Drehachse des Kopfes eines Insassen ist. Die von diesen Lautsprechern abgestrahlten Tonsignale sind über Transferfunktionen verarbeitete linke und rechte Surroundkanäle einer Audioquelle mit einer Vielzahl an Ausgangskanälen. Damit soll eine raumklangliche Erweiterung, also ein breiteres und angenehmeres Bühnenklangbild erzeugt werden. Der ersten Transferfunktion wird der gemeinsame Kanalanteil der beiden Surroundkanäle und der zweiten Transferfunktion werden die unterschiedlichen Kanalanteile der beiden Surroundkanäle zugeführt. Anschließend werden die gemeinsamen Kanalanteile der verarbeiteten Signale dem ersten Lautsprecher und die unterschiedlichen Kanalanteile der verarbeiteten Signale dem zweiten Lautsprecher zugeführt. Wie die Transferfunktionen zur Erreichung eines breiteren und angenehmeren Bühnenbildes gestaltet sein müssen, ist nicht offenbart.From the patent EP 1 137 319 B1 An electroacoustic surround sound transducer for headrests is known. In this case, the speakers are arranged in the headrest of a vehicle seat and radiate sound waves along an axis which is parallel to the longitudinal axis of the axis of rotation of the head of an occupant. The sound signals radiated from these speakers are transfer-processed left and right surround channels of an audio source having a plurality of output channels. This is intended to create a spatial sound extension, ie a broader and more pleasant stage sound image. The first transfer function is the common channel portion of the two surround channels and the second transfer function, the different channel components of the two surround channels are supplied. Subsequently, the common channel components of the processed signals are supplied to the first loudspeaker and the different channel components of the processed signals are supplied to the second loudspeaker. How the transfer functions must be designed to achieve a broader and more pleasant stage design is not revealed.

Die Offenlegungsschrift JP 9252499 (A) offenbart ein Audiowiedergabegerät, welches über eine konventionelle Stereoanordnung einen Mehrkanalton reproduziert. Dabei wird ein rechter Sourrondkanal zu einem rechten Frontkanal hinzugefügt und der phaseninvertierte abgeschwächte rechte Surroundkanal zum linken Frontkanal hinzugefügt. Umgekehrt wird das gleiche mit dem linken Surroundkanal durchgeführt. Derartige Signalverarbeitungen sind geeignet, das Klangbild zu verbessern.The publication JP 9252499 (A) discloses an audio player which reproduces a multi-channel sound via a conventional stereo arrangement. This adds a right sourrond channel to a right front channel and adds the phase-in-transient attenuated right surround channel to the left front channel. Conversely, the same is done with the left surround channel. Such signal processing is suitable for improving the sound image.

Die Patentschrift US 6,975,737 B2 beschreibt eine Struktur zum Anordnen eines Paars Lautsprecher in einer Kopfstütze, wobei eine Durchgangsbohrung in der Kopfstütze vorhanden ist, in die das Lautsprecherpaar angeordnet ist. Damit soll die Anordnung von Lautsprechern rechts bzw. links neben der Kopfstütze und der damit einhergehenden Verschlechterung der Sicht nach hinten vermieden werden. Weiterhin wird der Sound verbessert, wobei weder etwas zum Eingangssignal noch zur Signalverarbeitung beschrieben wird.The patent US 6,975,737 B2 describes a structure for arranging a pair of speakers in a headrest, wherein a through hole is provided in the headrest, in which the pair of speakers is arranged. This is to avoid the arrangement of speakers to the right or left of the headrest and the associated deterioration of the view to the rear. Furthermore, the sound is improved, with neither anything to the input signal nor signal processing is described.

Die Patentschrift US 8,050,434 B1 beschreibt ein Heimkinosystem, bei dem Lautsprecher, die einen Surroundsound abstrahlen, vor dem Zuhörer in der Nähe der rechten und linken Frontlautsprecher angeordnet werden. Es wird eine detaillierte Signalverarbeitung beschrieben, die aber ungeeignet ist, um ein breites und tiefes Bühnenbild mittels eng benachbarter Lautsprecher zu erzeugen.The patent US 8,050,434 B1 describes a home theater system in which speakers emitting a surround sound are placed in front of the listener near the right and left front speakers. It describes a detailed signal processing, but is unsuitable for creating a wide and deep stage design using closely adjacent speakers.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Raumklang in einem Fahrzeug durch Signalverarbeitung zu verbessern, insbesondere einen sitzplatzbezogenen Surroundsound zu erreichen, ohne eine große Anzahl individueller Lautsprecher zu verbauen und ohne neue Codecs oder Audioformate entwickeln zu müssen, also mit bekannten und verbreiteten Audioformaten auszukommen.In contrast, it is the object of the present invention to improve the surround sound in a vehicle by signal processing, in particular to achieve a seating-related surround sound, without obstructing a large number of individual speakers and without having to develop new codecs or audio formats, so with known and popular audio formats get along.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Audiosystems in einem Fahrzeug gemäß dem Hauptanspruch 1 sowie durch ein Audiosystem in einem Fahrzeug nach Anspruch 6 gelöst. Das Audiosystem umfasst eine Audioquelle mit wenigstens einem rechten Audiokanal (R), einem linken Audiokanal (L) und einem Center-Audiokanal (C). Die Audioquelle ist vorzugsweise ein Autoradio oder ein im Fahrzeug integriertes Infotainmentsystem. Derartige Radios und Systeme sowie weitere mögliche Audioquellen, auch tragbar, sind bekannt und beinhalten Audiodecoder, die einen in einem Stereosignal codierten Mehrkanalton decodieren und die einzelnen Audiokanäle an unterschiedliche Lautsprecher senden. Weit verbreitete Mehrkanal-Tonsysteme sind 5.1-, 6.1- und 7.1-Tonsysteme, wobei 5.1 als Surround-Sound vor allem im Bereich von Kinofilmen weit verbreitet ist. Im 5.1-System sind 6 Audiokanäle codiert: zwei Frontkanäle (links und rechts), ein Front-Centerkanal, zwei Surroundkanäle (links und rechts) und ein LFE-Kanal (Low Frequenz Effects oder Enhancement) für tiefe Frequenzen zwischen 20 und etwa 120 Hz. Eine Weiterentwicklung des 5.1-Systems ist das 6.1-System, bei dem ein weiterer Surround-Backkanal (Surround-Centerkanal) hinzugefügt wird. Dieses Mehrkanal-Tonsystem ist bekannt als DTS-ES (Digital Theater Systems-Extended Surround). Dabei wird unterschieden zwischen Discrete 6.1, bei dem sieben unabhängige Kanäle codiert sind und Matrix 6.1, bei dem der Surround-Backkanal aus den linken und rechten Surroundkanälen errechnet wird. Letzteres ist nahezu identisch mit Dolby Digital EX. Da Autoradios oder Infotainmentsysteme mehrere Codierverfahren decodieren und wiedergeben können und auch aus nicht als Mehrkanalton vorliegenden Signalen einen Mehrkanalton berechnen und auf mehrere Kanäle verteilt an Lautsprecher versenden können, basiert die Erfindung vorteilhafterweise auf weit verbreiteter Hard- und Software. Wenigstens drei Audiokanäle, der rechte Audiokanal (R), der linke Audiokanal (L) und der Center-Audiokanal (C) werden für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt. Neben der Audioquelle sind wenigstens zwei direkt benachbart, hinter einem Insassen angeordnete Lautsprecher Teil des Audiosystems, wobei die Lautsprecher je ein Audiosignal in Richtung des Insassen abstrahlen. Vorzugsweise sind die zwei Lautsprecher in einer Kopfstütze eines Sitzes angeordnet. Erfindungsgemäß liegen die beiden Lautsprecher möglichst eng beieinander und grenzen vorzugsweise direkt aneinander an. Der horizontale Abstand der geometrischen Mittelpunkte der Abstrahlungsflächen der Lautsprecher ist dabei kleiner oder gleich dem Ohrabstand des durchschnittlichen Insassen. Der durchschnittliche Ohrabstand beträgt rund 17,5 cm. Genau genommen ist nicht der Ohrabstand, sondern der Trommelfellabstand ausschlaggebend, weshalb vorzugsweise der horizontale Abstand der geometrischen Mittelpunkte der Abstrahlungsflächen der Lautsprecher rund 14 cm beträgt. Dies hat den Vorteil, dass möglichst wenig Platz beim Einbau, z. B. in der Kopfstütze, beansprucht wird und dass die beiden Lautsprecher als eine Schallquelle wahrgenommen werden, was nachstehend erläutert wird. Der Abstand der geometrischen Mittelpunkte der Abstrahlungsflächen der Lautsprecher kann aber auch jede andere Größe annehmen, solange die beiden Lautsprecher als eine Schallquelle wahrgenommen werden. Insbesondere die Anordnung nicht in einer Kopfstütze und dafür in vergleichsweise größerem Abstand hinter dem Insassen ermöglicht eine wesentlich größere Ausführung der Lautsprecher und damit der Abstände der geometrischen Mittelpunkte der Abstrahlungsflächen.The object is achieved by a method for operating an audio system in a vehicle according to the main claim 1 and by an audio system in a vehicle according to claim 6. The audio system includes an audio source having at least a right audio channel (R), a left audio channel (L) and a center audio channel (C). The audio source is preferably a car radio or an in-vehicle infotainment system. Such radios and systems as well as other possible audio sources, also portable, are known and include audio decoders that decode a multi-channel sound encoded in a stereo signal and send the individual audio channels to different speakers. Widely used multichannel sound systems are 5.1, 6.1 and 7.1 sound systems, with 5.1 as surround sound, especially in the field of cinematographic works is widespread. The 5.1 system encodes 6 audio channels: two front channels (left and right), one front-center channel, two surround channels (left and right), and one LFE (low frequency effects or enhancement) channel for low frequencies between 20 and about 120 Hz Another development of the 5.1 system is the 6.1 system, which adds another surround back channel (surround center channel). This multi-channel sound system is known as DTS-ES (Digital Theater Systems-Extended Surround). A distinction is made between Discrete 6.1, in which seven independent channels are coded and Matrix 6.1, in which the surround back channel is calculated from the left and right surround channels. The latter is almost identical to Dolby Digital EX. Since car radios or infotainment systems can decode and reproduce a plurality of coding methods and can also calculate multichannel sound from signals that are not multichannel and distribute them to loudspeakers distributed over several channels, the invention is advantageously based on widely used hardware and software. At least three audio channels, the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are used for the inventive method. In addition to the audio source, at least two speakers arranged directly behind an occupant are part of the audio system, the loudspeakers each emitting an audio signal in the direction of the occupant. Preferably, the two speakers are arranged in a headrest of a seat. According to the invention, the two speakers are as close as possible to each other and preferably adjacent to each other directly. The horizontal distance of the geometric centers of the radiating surfaces of the speakers is less than or equal to the ear distance of the average occupant. The average ear-gap is about 17.5 cm. Strictly speaking, not the ear distance, but the eardrum spacing is crucial, which is why preferably the horizontal distance of the geometric centers of the radiating surfaces of the speakers is approximately 14 cm. This has the advantage that as little space when installing, z. In the headrest, and that the two speakers are perceived as a source of sound, which will be explained below. However, the distance of the geometric centers of the radiating surfaces of the speakers can also assume any other size, as long as the two speakers are perceived as a sound source. In particular, the arrangement not in a headrest and for a comparatively greater distance behind the occupant allows a much larger version of the speakers and thus the distances between the geometric centers of the radiating surfaces.

Der erste Lautsprecher strahlt ein Direktaudiosignal (DAS) ab, das aus einer Summe aus dem Signal des Center-Audiokanals (C) und einem Seitensignal (SS) gebildet wird. Der zweite Lautsprecher strahlt ein Raumaudiosignal (RAS) ab, das aus einer Differenz aus dem Signal des Center-Audiokanals (C) und dem Seitensignal (SS) gebildet wird. Das Seitensignal (SS) wird aus den unterschiedlichen Kanalanteilen des rechten Audiokanals (R) und des linken Audiokanals (L) gebildet. Mathematisch lässt sich das Seitensignal (SS) als SS = L – R darstellen. Das Direktaudiosignal (DAS) und das Raumaudiosignal (RAS) lassen sich mathematisch als DAS = C + SS RAS =C – SS darstellen. Diese Signalverarbeitung ist, neben dem bereits erwähnten Vorteil der weiten Verbreitung und Verfügbarkeit, besonders zur Erzeugung eines breiten und tiefen Bühnenbildes durch zwei direkt benachbarte Lautsprecher geeignet, die vorteilhafterweise durch die Nähe zum Kopf bzw. Gehörgang sehr klein und damit preiswert ausgeführt werden können, und wird durch die Wahrnehmung nur einer Schallquelle vorteilhaft unterstützt bzw. erst ermöglicht.The first speaker emits a direct audio signal (DAS) formed of a sum of the signal of the center audio channel (C) and a page signal (SS). The second speaker emits a surround audio signal (RAS) formed of a difference between the signal of the center audio channel (C) and the page signal (SS). The page signal (SS) is made up of the different channel components of the right audio channel (R) and the left audio channel (L). Mathematically, the side signal (SS) can be used as SS = L - R represent. The direct audio signal (DAS) and the room audio signal (RAS) can be mathematically called DAS = C + SS RAS = C - SS represent. This signal processing is, in addition to the already mentioned advantage of the wide distribution and availability, particularly suitable for generating a wide and deep set design by two directly adjacent speakers that can be carried out advantageously by the proximity to the head or ear canal very small and therefore inexpensive, and is supported by the perception of only one sound source advantageous or only possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der rechte Audiokanal (R), der linke Audiokanal (L) und der Center-Audiokanal (C) ein rechter Surroundkanal (SR), ein linker Surroundkanal (SL) und ein Center-Surroundkanal (SC). Wird der Audioquelle ein reines Stereosignal zur Verfügung gestellt, aus dem die Audioquelle ein Mehrkanal-Tonsystem berechnet, können im einfachsten Fall die Signale der linken und rechten Audiokanäle sowie des Center-Audiokanals der erfindungsgemäßen Signalverarbeitung zugeführt und an die Lautsprecher übertragen werden. Die Audioquelle wird aber regelmäßig ein echtes Mehrkanal-Tonsystem oder ein durch Berechnung in vordere und Surroundkanäle getrenntes Mehrkanal-Tonsystem zur Verfügung stellen. In dem Fall werden die im Hauptanspruch gelieferten Audiosignale des rechten Audiokanals (R), des linken Audiokanals (L) und des Center-Audiokanals (C) speziell durch die jeweiligen Surroundkanäle gebildet. Vorteilhafterweise wird der Raumklang dadurch zusätzlich verbessert, weil zur Klanggestaltung der tieferen und breiteren Bühne eine inhaltliche Trennung der Signale hinzukommt, die eine weitere räumliche Differenzierung des abgestrahlten Audiosignals durch den Insassen ermöglicht.In an advantageous embodiment, the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) is a right surround channel (SR), a left surround channel (SL) and a center surround channel (SC). If the audio source is provided with a pure stereo signal from which the audio source calculates a multichannel sound system, in the simplest case the signals of the left and right audio channels and of the center audio channel can be supplied to the signal processor according to the invention and transmitted to the loudspeakers. However, the audio source will periodically provide a true multi-channel sound system or a multi-channel sound system separated by calculation into front and surround channels. In this case, the audio signals of the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) supplied in the main claim are specifically formed by the respective surround channels. Advantageously, the surround sound is thereby further improved, because the sound design of the deeper and wider stage, a content separation of the signals is added, which allows a further spatial differentiation of the radiated audio signal by the occupant.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden das Seitensignal (SS) und/oder das Signal des Center-Audiokanals (C) frequenzselektiv verstärkt. Frequenzselektive Verstärker sind auch als Equalizer bekannt. Damit kann der gesamte Seitensignalpegel und/oder nur einzelne automatisch und/oder manuell wählbare Frequenzen bzw. Frequenzbänder, z. B. Höhen oder Mitten, verstärkt werden. Verstärkt bedeutet positive und negative Verstärkung, also lauter und leiser. Durch Verstärkung des Seitensignalpegels kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise sehr einfach die Bühnenbreite vergrößert werden. Frequenzselektives Verstärken kann Klangbilder verändern. Dies ist bei schlechten Eingangssignalen der Audioquelle notwendig, kann nach Vorlieben des Insassen manuell geregelt oder automatisch an die Art des Eingangssignals, z. B. durch Verstärkung der Mitten bei Telefonaten oder Verstärkung der Tiefen bei Rockmusik, angepasst werden. Dabei können gespeicherte Klangprofile in Abhängigkeit der Eingangsquelle (Radio, CD, DVD, BluRay-Disk, Telefon, etc.) oder der verschiedenen Benutzer angelegt und verändert werden. Ein weiterer Vorteil ist die Korrektur von Verzerrungen im Frequenzgang, beispielsweise hervorgerufen durch die Lautsprecherchassis, welche in unterschiedlichen Einbausituationen, z. B. durch Nutzung der gleichen Lautsprecher in unterschiedlichen Kopfstützengeometrien, unterschiedliche Klangcharakteristika aufweisen. Eine derartige Korrektur kann im Rahmen eines Kalibriervorgangs durchgeführt werden, der zeitnah nach dem Einbau oder in regelmäßigen Abständen stattfinden kann. Der derart gewonnene Korrekturwert kann als permanenter Equalizer-Offset-Wert eingestellt bleiben. Dadurch wird eine Linearisierung des Übertragungsverhaltens der Lautsprecher über verschiedene Eingangssignale und Signalquellen hinweg erreicht.In a particularly advantageous embodiment, the side signal (SS) and / or the signal of the center audio channel (C) amplified frequency selective. Frequency-selective amplifiers are also known as equalizers. Thus, the entire side signal level and / or only individual automatically and / or manually selectable frequencies or frequency bands, z. As heights or centers, are reinforced. Reinforced means positive and negative amplification, so louder and quieter. By amplifying the side signal level, the stage width can advantageously be increased very simply when using the method according to the invention. Frequency selective amplification can change sound patterns. This is necessary for poor input signals of the audio source, can be controlled manually according to the occupant preferences or automatically to the nature of the input signal, eg. B. by amplifying the midst of telephone calls or amplification of the depths of rock music, adapted. Saved sound profiles can be created and changed depending on the input source (radio, CD, DVD, BluRay disc, telephone, etc.) or the various users. Another advantage is the correction of distortions in the frequency response, for example, caused by the speaker chassis, which in different installation situations, eg. B. by using the same speakers in different Kopfstützengeometrien, have different sound characteristics. Such a correction can be carried out as part of a calibration process, which can take place soon after installation or at regular intervals. The correction value thus obtained can be set as a permanent equalizer offset value. This achieves a linearization of the transmission behavior of the loudspeakers via various input signals and signal sources.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das Seitensignal (SS) gegenüber dem Signal des Center-Audiokanals (C) oder das Signal des Center-Audiokanals (C) gegenüber dem Seitensignal (SS) laufzeitvariiert, vorzugsweise laufzeitverlängert. Das Seitensignal (SS) wird zur Bildung der Signalsumme des Direktaudiosignals (DAS) und zur Bildung der zweiten Signaldifferenz des Raumaudiosignals (RAS) verwendet. Die Laufzeitvariation wird bevorzugt nur auf das in die zweite Signaldifferenz eingehende Seitensignal (SS) angewendet, da die Effekte am besten zur Geltung kommen. Aus Gründen des Aufbaus des gesamten Audiosystems kann das Seitensignal (SS) aber auch direkt nach der Bildung als erste Signaldifferenz laufzeitvariiert werden, was zu einer Laufzeitvariation des in die zweite Signaldifferenz sowie des in die Signalsumme eingehenden Seitensignals (SS) führt. Vorteilhafterweise kann die Abstrahlcharakteristik der beiden Lautsprecher durch Laufzeitvariation verändert werden. Es kann ein eventuell vorhandener Versatz der Lautsprecher kompensiert werden, was mehr Freiheitsgrade beim Verbau der Lautsprecher und eine bessere Kalibrierung der Lautsprecher im gesamten Audiosystem erlaubt. Weiterhin können zusätzliche Lautsprecherpaare beim Fehlen von entsprechenden Insassen in ihrer Abstrahlcharakteristik derart verdreht werden, dass eine Nullabstrahlung der zusätzlichen Lautsprecher in Richtung des vorhandenen Insassen gedreht wird, um das Übersprechen der zusätzlichen Lautsprecher auf den vorhandenen Insassen zu minimieren.In a further particularly advantageous embodiment, the side signal (SS) relative to the signal of the center audio channel (C) or the signal of the center audio channel (C) with respect to the side signal (SS) variable in duration, preferably extended run time. The page signal (SS) is used to form the signal sum of the direct audio signal (DAS) and to form the second signal difference of the spatial audio signal (RAS). The time-of-flight variation is preferably applied only to the page signal (SS) arriving in the second signal difference, since the effects are best shown. For reasons of construction of the entire audio system, the page signal (SS) but also directly after the formation as a first signal difference can be varied in time, resulting in a propagation time variation of the in the second signal difference and in the signal sum incoming page signal (SS). Advantageously, the emission of the two speakers can be changed by runtime variation. It can be compensated for any existing offset of the speakers, which allows more freedom in the installation of the speakers and a better calibration of the speakers throughout the audio system. Furthermore, in the absence of corresponding occupants, additional pairs of speakers may be rotated in their radiation characteristic such that zero radiation of the additional loudspeakers is rotated in the direction of the existing occupant in order to minimize crosstalk of the additional loudspeakers to the existing occupants.

Um die Abstrahlcharakteristik der beiden Lautsprecher in beide Richtungen verdrehen zu können, kann alternativ das Signal des Center-Audiokanals (C) gegenüber dem Seitensignal (SS) laufzeitvariiert, vorzugsweise laufzeitverlängert werden.In order to be able to rotate the emission characteristic of the two loudspeakers in both directions, the signal of the center audio channel (C) can alternatively be varied over the propagation time, preferably run time, relative to the side signal (SS).

In einer weiteren Ausgestaltung stellt die Audioquelle wenigstens fünf Kanäle, nämlich einen rechten Front-Audiokanal (FR), einen linken Front-Audiokanal (FL), einen rechten Surroundkanal (SR), einen linken Surroundkanal (SL) und einen Center-Surroundkanal (SC), zur Verfügung. Der rechte Audiokanal (R), der linke Audiokanal (L) und der Center-Audiokanal (C) sind dabei der rechte Surroundkanal (SR), der linke Surroundkanal (SL) und der Center-Surroundkanal (SC). Vorzugsweise werden zusätzlich ein Front-Centeraudiokanal (FC) sowie ein LFE-Audiokanal (LFE) zur Verfügung gestellt, abhängig von den tatsächlich verbauten Lautsprechern. Vorteilhafterweise wird dabei ein Lautsprechersystem im Fahrzeug, bestehend aus linken und rechten Frontlautsprechern, vorzugsweise aus einem Front-Centerlautsprecher, zwei direkt benachbart, hinter einem Insassen angeordneten Surroundlautsprechern (rechts und links) sowie vorzugsweise einem Basslautsprecher, realisiert. Dieses Lautsprechersystem weißt erfindungsgemäß einen räumlich differenzierten, in seinem Klangbild veränderlichen und in seinem Bühnenbild variablen Raumklang auf.In another embodiment, the audio source provides at least five channels, namely a right front audio channel (FR), a left front audio channel (FL), a right surround channel (SR), a left surround channel (SL), and a center surround channel (SC ), to disposal. The right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are the right surround channel (SR), the left surround channel (SL) and the center surround channel (SC). Preferably, a front-center audio channel (FC) and an LFE audio channel (LFE) are additionally provided, depending on the actually installed speakers. Advantageously, a speaker system in the vehicle, consisting of left and right front speakers, preferably from a front center speaker, two directly adjacent behind a passenger arranged surround speakers (right and left) and preferably a woofer, realized. According to the invention, this loudspeaker system has a spatially differentiated spatial sound, variable in its sound and variable in its stage image.

Weiterhin wird eine Vorrichtung in Form eines Audiosystems zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart. Der Vorteil gegenüber den aktuellen Bemühungen, möglichst viele Lautsprecher in Fahrzeugen auf unterschiedlichen horizontalen Ebenen unterzubringen, liegt nicht nur in der verringerten Zahl der zu verbauenden Lautsprecher und dem vergleichbaren Raumklang bei wesentlich vereinfachter Signalverarbeitung, sondern vor allem in der modularen Anordnung der Lautsprecher. Es können beliebig viele Sitze eines Fahrzeuges mit Lautsprechern ausgerüstet werden, ohne verfahrenstechnisch etwas zu verändern. Die Lautsprecher können bereits innerhalb der Wertschöpfungskette des Fahrzeuges, z. B. durch einen Kopfstützenzulieferer, integriert werden und müssen nicht durch hohen Aufwand nachträglich individuell in das fertige Fahrzeug eingebaut werden.Furthermore, a device in the form of an audio system for implementing the method according to the invention is disclosed. The advantage over the current efforts to accommodate as many speakers in vehicles on different horizontal levels, not only lies in the reduced number of speakers to be installed and the comparable surround sound at significantly simplified signal processing, but especially in the modular arrangement of the speakers. It can be equipped as many seats of a vehicle with speakers, without procedural change something. The speakers can already within the value chain of the vehicle, z. B. by a headrest supplier, and do not have to be installed by high effort subsequently individually in the finished vehicle.

Ausführungsbeispiel embodiment

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.Further details of the invention are described in the drawing with reference to schematically illustrated embodiments.

Hierbei zeigt die einzige 1 eine schematisch erfindungsgemäße Signalverarbeitung. Diese geht aus von einer Audioquelle, welche hier ein Surrounddecoder 1 eines Infotainmentsystems in einem Fahrzeug ist. Es sind drei Ausgänge dargestellt, der linke Surroundkanal SL, der Center-Surroundkanal SC und der rechte Surroundkanal SR. Es können weitere nicht dargestellte Ausgänge vorgesehen sein, z. B. ein rechter Frontkanal (FR), ein linker Frontkanal (FL), ein Center-Frontkanal (FC), ein LFE-Kanal (LFE), ein rechter Surround-Back-Kanal (SBR) oder ein linker Surround-Back-Kanal (SBL). Weitere Ausgänge zur Verfügung zu stellen, ist lediglich eine Frage der Rechenleistung des Surrounddecoders 1 sowie der Qualität der Eingangsquelle. Ein eingehendes Telefonat wird sinnvollerweise nicht auf ein acht Kanäle umfassendes Mehrkanal-Tonsystem umgerechnet. Ein klassisches Stereo-Signal wird aber immer einen rechten und linken Frontkanal umfassen und der Surrounddecoder wird diese ausgeben. Eine Begrenzung der Ausgangskanäle auf die Anzahl der vorhandenen Lautsprecher kann sinnvoll sein, spart aber wiederum nur Rechenleistung. Ist diese ohnehin in ausreichendem Maße vorhanden, können alle maximal möglichen Ausgangskanäle vom Surrounddecoder 1 zur Verfügung gestellt werden. Die Ausgangskanäle werden über Übertragungsmittel 5 übertragen. Die Übertragungsmittel 5 können klassische Kabel oder bevorzugt Leiter von integrierten Schaltkreisen sein. Die Signale des rechten Surroundkanals (SR) und des linken Surroundkanals (SL) werden über die Übertragungsmittel 5 an ein erstes Mittel 7 zum Bilden einer ersten Signaldifferenz übermittelt, wo das Signal des rechten Surroundkanals (SR) von dem Signal des linken Surroundkanals subtrahiert wird. Das Mittel 7 kann eine analoge Subtraktions- oder Mischstufe (Additions- und Subtraktionsstufe) oder ein digitaler Signalprozessor sein. Das erste Differenzsignal, im folgenden Seitensignal (SS) genannt, welches die Differenz aus dem Signal des linken Surroundkanals (SL) und dem Signal des rechten Surroundkanals (SR) darstellt, wird über Übertragungsmittel 5 einem Seitensignalequalizer 10 zugeführt. Dieser Seitensignalequalizer 10 verstärkt (positiv oder negativ) entweder den gesamten Seitensignalpegel und/oder nur einzelne automatisch oder manuell wählbare Frequenzen bzw. Frequenzbänder. Eine positive Verstärkung des gesamten Seitensignalpegels führt dabei zu einer Verbreiterung des wahrgenommenen Bühnenbildes für einen Insassen 4.This shows the only one 1 a schematically inventive signal processing. This is based on an audio source, which here is a surround decoder 1 an infotainment system in a vehicle. Three outputs are shown, the left surround channel SL, the center surround channel SC and the right surround channel SR. There may be provided other outputs, not shown, for. A right front channel (FR), a left front channel (FL), a center front channel (FC), an LFE channel (LFE), a right surround back channel (SBR) or a left surround back channel (SBL). To provide more outputs is just a matter of the computing power of the surround decoder 1 as well as the quality of the input source. An incoming telephone call is usefully not converted to an eight-channel multi-channel sound system. However, a classic stereo signal will always include a right and left front channel, and the surround decoder will output it. Limiting the output channels to the number of existing speakers may be useful, but again saves only computing power. If this is already available in sufficient quantities, all the maximum possible output channels can be provided by the surround decoder 1 to provide. The output channels are transmitted via transmission means 5 transfer. The transmission means 5 may be classic cables or preferred conductors of integrated circuits. The signals of the right surround channel (SR) and the left surround channel (SL) are transmitted via the transmission means 5 to a first agent 7 for transmitting a first signal difference where the right surround channel (SR) signal is subtracted from the left surround channel signal. The middle 7 may be an analog subtraction or mixing stage (addition and subtraction stage) or a digital signal processor. The first difference signal, referred to in the following page signal (SS), which represents the difference between the signal of the left surround channel (SL) and the signal of the right surround channel (SR), is transmitted via transmission means 5 a page signal equalizer 10 fed. This page signal equalizer 10 amplifies (positive or negative) either the entire side signal level and / or only individual automatically or manually selectable frequencies or frequency bands. A positive amplification of the entire side signal level leads to a broadening of the perceived stage image for an occupant 4 ,

Parallel dazu wird das Signal des Center-Surroundkanals (SC) über Übertragungsmittel 5 einem Center-Signal-Equalizer 12 zugeführt. Dieser Center-Signal-Equalizer 12 verstärkt (positiv oder negativ) entweder den gesamten Center-Signalpegel oder nur einzelne Frequenzen oder Frequenzbänder. Darüber hinaus können typische Signale des Center-Audiokanals (C), z. B. Sprache, in ihrem Klangbild verändert werden und dadurch in ihrer Verständlichkeit verbessert werden.In parallel, the signal of the center surround channel (SC) is transmitted via transmission means 5 a center signal equalizer 12 fed. This center signal equalizer 12 amplifies (positive or negative) either the entire center signal level or only individual frequencies or frequency bands. In addition, typical signals of the center audio channel (C), e.g. As language, be changed in their sound and thus improved in their intelligibility.

Anschließend wird das frequenzselektiv verstärkte Seitensignal (SS) vor dem Eingang in ein Mittel 8 zum Bilden einer Signalsumme einem Mittel 13 zum Variieren der Laufzeit (D_SC) zugeführt. Das Mittel 13 kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor sein und dient der virtuellen Drehung der Lautsprecher 2 und 3. Neben den bereits genannten Vorteilen der Reduzierung des Übersprechens kann das ausgegebene Audiosignal einer Kopfbewegung, insbesondere einer Drehung um eine vertikale Achse, quasi folgen. Dazu werden zusätzlich Mittel zum Erfassen der Kopfposition (nicht dargestellt), z. B. eine Kamera, benötigt. Die erfassten Kopfbewegungen werden dann in Signale an das Mittel 11 umgewandelt, worauf dieses die Laufzeit des Seitensignals (SS) entsprechend variiert. Danach wird sowohl das frequenzselektiv verstärkte Seitensignal (SS) als auch das frequenzselektiv verstärkte und laufzeitvariierte Signal des Center-Audiokanals (C) dem Mittel 8 zum Bilden einer Signalsumme zugeführt. Das Mittel 8 kann eine analoge Additions- oder Mischstufe oder ein digitaler Signalprozessor sein. Die Signalsumme, im folgenden Direktaudiosignal (DAS) genannt, wird über weitere Übertragungsmittel 6 einem ersten Lautsprecher 2 zugeführt. Die weiteren Übertragungsmittel 6 übertragen das ausgabefähige Direktaudiosignal (DAS) vom Ort der Signalverarbeitung, also einem Autoradio oder Infotainmentsystem, an den Ort der Ausgabe, also den ersten Lautsprecher, und bestehen üblicherweise aus Kupferkabel. Andere Übertragungsmittel, wie Lichtleiterkabel oder kabellose Übertragung über Funkwellen oder nicht kabelgebundene Lichtwellen, z. B. Infrarot-Übertragung, sind ebenfalls möglich. Dazu werden weitere nicht dargestellte Modulations- und Demodulationsgeräte sowie Sender und Empfänger benötigt. Die kostenoptimale Lösung stellt jedoch das Kupferkabel dar.Subsequently, the frequency-selective amplified side signal (SS) before the input in a means 8th for forming a signal sum a means 13 for varying the transit time (D _SC ) supplied. The middle 13 may for example be a digital signal processor and serves the virtual rotation of the speakers 2 and 3 , In addition to the already mentioned advantages of reducing the crosstalk, the output audio signal may virtually follow a head movement, in particular a rotation about a vertical axis. For this purpose, additional means for detecting the head position (not shown), z. As a camera needed. The detected head movements are then sent to signals to the center 11 converted, whereupon this varies the duration of the side signal (SS) accordingly. Thereafter, both the frequency-selectively amplified side signal (SS) and the frequency-selectively amplified and time-varying signal of the center audio channel (C) to the middle 8th for forming a signal sum. The middle 8th may be an analog addition or mixer or a digital signal processor. The signal sum, referred to below as the direct audio signal (DAS), is transmitted via further transmission means 6 a first speaker 2 fed. The other means of transmission 6 transmit the output-capable direct audio signal (DAS) from the place of signal processing, so a car radio or infotainment system, to the place of issue, so the first speaker, and are usually made of copper cable. Other means of transmission, such as optical fiber cable or wireless transmission via radio waves or non-wired light waves, eg. As infrared transmission, are also possible. For this purpose, further modulation and demodulation devices, not shown, as well as transmitters and receivers are required. However, the cost-optimal solution is the copper cable.

Parallel dazu wird das frequenzselektiv verstärkte Seitensignal (SS) vor dem Eingang in ein zweites Mittel 9 zum Bilden einer zweiten Signaldifferenz einem Mittel 11 zum Variieren der Laufzeit (D_SS) zugeführt. Das Mittel 11 kann beispielsweise ein digitaler Signalprozessor sein und dient der virtuellen Drehung der Lautsprecher 2 und 3, wie oben beschrieben. Anschließend werden sowohl das frequenzselektiv verstärkte und laufzeitvariierte Seitensignal (SS) als auch das frequenzselektiv verstärkte Signal des Center-Audiokanals (C) dem zweiten Mittel 9 zum Bilden einer Signaldifferenz zugeführt. Das Mittel 9 kann eine analoge Additions- oder Mischstufe oder ein digitaler Signalprozessor sein. Die Signaldifferenz, im folgenden Raumaudiosignal (RAS) genannt, wird über weitere Übertragungsmittel 6 einem zweiten Lautsprecher 3 zugeführt.In parallel, the frequency-selective amplified side signal (SS) before the input into a second means 9 for forming a second signal difference to a means 11 for varying the transit time (D _SS ) supplied. The middle 11 may for example be a digital signal processor and serves the virtual rotation of the speakers 2 and 3 , as described above. Subsequently, both the frequency-selectively amplified and time-varying page signal (SS) and the frequency-selectively amplified signal of the center audio channel (C) the second means 9 supplied to form a signal difference. The middle 9 may be an analog addition or mixer or a digital signal processor. The signal difference, referred to below as room audio signal (RAS), is transmitted via further transmission means 6 a second speaker 3 fed.

Eine weitere Funktion der Equalizer 10 und 12 besteht darin, Frequenzen des Audiosignals, die sich beim Austritt aus den Lautsprechern 2 und 3 aufgrund von Interferenz abschwächen würden, positiv zu verstärken und Frequenzen des Audiosignals, die sich beim Austritt aus den Lautsprechern 2 und 3 verstärken würden, negativ zu verstärken.Another feature of the equalizer 10 and 12 It consists of frequencies of the audio signal coming out of the speakers 2 and 3 due to interference would attenuate positively and amplify frequencies of the audio signal arising when exiting the speakers 2 and 3 strengthen, negatively reinforce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Surrounddecoder mit drei AusgängenSurround decoder with three outputs
22: erster Lautsprecher (DAS)first speaker (DAS)
33: zweiter Lautsprecher (RAS)second loudspeaker (RAS)
44: Insasseinmate
55: Übertragungsmitteltransmission means
66: weitere Übertragungsmittelfurther transmission means
77: erstes Mittel zum Bilden der ersten Signaldifferenzfirst means for forming the first signal difference
88th: Mittel zum Bilden der SignalsummeMeans for forming the signal sum
99: zweites Mittel zum Bilden der zweiten Signaldifferenzsecond means for forming the second signal difference
1010: SeitensignalequalizerSide signal equalizer
1111: Mittel zum Variieren der Laufzeit SeitensignalMeans for varying the runtime side signal
1212: Center-SignalequalizerCenter-signal equalizer
1313: Mittel zum Variieren der Laufzeit Center-SignalMeans of varying the runtime center signal

Claims

Method for operating an audio system in a vehicle, comprising - an audio source ( 1 ) with at least one right audio channel (R), one left audio channel (L) and one center audio channel (C) and - two directly adjacent, directly behind an occupant ( 4 ) arranged loudspeakers ( 2 . 3 ), which each an audio signal in the direction of the occupant ( 4 ), wherein a side signal (SS) is formed from the signal components which differ in the right audio channel (R) and the left audio channel (L), 2 ) of the two speakers ( 2 . 3 ) radiates a direct audio signal (DAS), which is formed from a sum of the signal of the center audio channel (C) and the side signal (SS) and - wherein a second loudspeaker ( 3 ) of the two speakers ( 2 . 3 ) radiates a spatial audio signal (RAS) formed of a difference between the signal of the center audio channel (C) and the page signal (SS).

The method of claim 1, wherein the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are a surround right channel (SR), a left surround channel (SL) and a center surround channel (SC).

Method according to one of the preceding claims, wherein the side signal (SS) and / or the signal of the center audio channel (C) are frequency-selectively amplified.

Method according to one of the preceding claims, wherein the side signal (SS) relative to the signal of the center audio channel (C) or the signal of the center audio signal (C) with respect to the side signal (SS) is varied in transit time.

Method according to one of the preceding claims, wherein the audio source ( 1 ) a multichannel audio system consisting of at least one right front audio channel (FR), one left front audio channel (FL), one right surround channel (SR), one left surround channel (SL) and one center surround channel (SC) Where the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are the right surround channel (SR), the left surround channel (SL) and the center surround channel (SC).

Audio system in a vehicle, comprising - an audio source ( 1 ), comprising at least a right audio channel (R), a left audio channel (L) and a center audio channel (C) and - at least one seat with a headrest, - the headrest having two headrest loudspeakers (11 2 . 3 ), the headrest loudspeakers ( 2 . 3 ) are formed, depending on an audio signal in the direction of the occupant positionable on the seat ( 4 ), the signals of the right-hand audio channel (R) and the signals of the left-hand audio channel (L) being transmitted via transmission means ( 5 ) a first means ( 7 ) are supplied to form a first signal difference, - wherein the first signal difference and a signal of the center audio channel (C) via transmission means ( 5 ) a second means ( 9 ) are supplied to form a second signal difference, - wherein the first signal difference and the signal of the center audio channel (C) via transmission means ( 5 ) a means ( 8th ) is deliverable for forming a signal sum, - wherein the first headrest loudspeaker ( 2 ) via further transmission means ( 6 ) is a direct audio signal (DAS) can be fed, which is the signal sum and - wherein the second headrest speaker ( 3 ) via further transmission means ( 6 ) a spatial audio signal (RAS) can be supplied, which is the second signal difference.

Audio system according to claim 6, wherein the horizontal distance of the geometric centers of the radiating surfaces of the headrest loudspeakers ( 2 . 3 ) is less than or equal to the average ear distance of an occupant positionable on the seat ( 4 ).

An audio system according to claim 6 or 7, wherein the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are a right surround channel (SR), a left surround channel (SL) and a center surround channel (SC). are.

Audio system according to claim 6, 7 or 8, wherein in the transmission means ( 5 ) after the first means ( 7 ) to form the first signal difference means ( 10 ) for frequency selective amplification of the first signal difference and / or in the transmission means ( 5 ) of the center audio channel signal (C) before the middle ( 8th ) for forming the signal sum a means ( 12 ) are arranged for frequency selective amplification of the signal of the center audio channel.

Audio system according to claims 6 to 9, wherein in the transmission means ( 5 ) after the first means ( 7 ) to form the first signal difference means ( 11 ) for varying a transit time of the first signal difference and / or in the transmission means ( 5 ) before the middle ( 8th ) for forming the signal sum a means ( 13 ) is arranged to vary a running time of the signal of the center audio channel (C).

Audio system according to Claims 6 to 10, - the audio source ( 1 ) in the form of a multi-channel audio system comprising at least a right front audio channel (FR), a left front audio channel (FL), a right surround channel (SR), a left surround channel (SL) and a center surround channel (SC), - wherein the right audio channel (R), the left audio channel (L) and the center audio channel (C) are the right surround channel (SR), the left surround channel (SL) and the center surround channel (SC) and - in addition to arranged in the headrest of the at least one seat headrest loudspeakers ( 2 . 3 ) are arranged at least two other speakers in the interior of the vehicle, wherein the two other speakers, the signals of the right front audio channel (FR) and the left front audio channel (FL) can be supplied via even more transmission means.