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Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Fahrzeug zum Vorgeben eines Pegels eines Audiosignals für eine Lautsprechereinheit im Fahrzeug, sowie ein Verfahren zum Vorgeben eines Pegels eines Audiosignals für eine Lautsprechereinheit im Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur insbesondere geschwindigkeitsabhängigen Anpassung von Lautstärkeregelungen von Soundsystemen für Fahrzeuge bekannt.
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Die
US 5,034,984 A betrifft hierzu einen Verstärker mit variabler Verstärkung, der ein elektrisches Eingangsaudiosignal empfängt; seine Verstärkung wird durch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal gesteuert, das für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativ ist. Das vom Verstärker mit variabler Verstärkung gelieferte Signal ist mit einem manuell eingestellten Lautstärkeregler gekoppelt, der mit einem Leistungsverstärker gekoppelt ist, der einen Lautsprecher antreibt. Gemäß einer speziellen Form ist der manuell eingestellte Lautstärkeregler ein Element in einer dynamischen Entzerrungsschaltung, die die Entzerrung im Bassfrequenzbereich typischerweise unterhalb von 200 Hz in Übereinstimmung mit der Einstellung des Reglers ändert, um mehr Verstärkung bei niedrigeren Einstellungen des Lautstärkereglers bereitzustellen.
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Die
US 4,944,018 A betrifft ferner ein Fahrzeug mit einem Motor und einem Schallverstärkungssystem, das durch einen Frequenzgang gekennzeichnet ist, der eine Signalquelle und eine manuell bedienbare Schallpegeleinstellungssteuerung umfasst, die den Schallpegel des gewünschten Signals im Fahrzeug festlegt, einen Leistungsverstärker und einen elektroakustischen Wandler. Die manuell bedienbare Schallpegeleinstellungssteuerung umfasst eine dynamische Entzerrungsschaltung zum Bereitstellen einer vorbestimmten Entzerrung über den Bassfrequenzbereich in Abhängigkeit von der Schallpegeleinstellung der Schallpegeleinstellungssteuerung. Eine Vorrichtung mit variabler Verstärkung, die mit der Schallpegeleinstellungssteuerung verbunden ist, reagiert auf ein eingegebenes elektrisches Audiosignal, das von dem System verstärkt werden soll, um ein Signal mit kontrollierter Amplitude bereitzustellen.
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Die
DE 102 51 188 A1 betrifft außerdem eine Steuerschaltung für einen Audioverstärker, mit einem Eingang für ein Schallpegel-Messsignal, einem Eingang für wenigstens ein schallpegelkorreliertes Signal und einem Ausgang für ein Sollwertsignal, das eine gewünschte Verstärkung des Audioverstärkers darstellt, einer Speichereinheit zum Speichern eines Funktionszusammenhangs zwischen an den Eingängen der Steuerschaltung anliegenden Signalpegeln, einer Lerneinheit zum Erfassen des Funktionszusammenhangs und einer Steuereinheit zum Festlegen eines Pegels des Sollwertsignals anhand eines Pegels des wenigstens einen schallpegelkorrelierten Signals und des Funktionszusammenhangs und Ausgeben des festgelegten Sollwertsignalpegels am Sollwertsignalausgang.
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Solche kompensierenden Lautstärke- und/oder Klanganpassungen (auch genannt „vehicle noise compensation“, abgekürzt ‚VNC‘) sind weit verbreitet. Bessere Ergebnisse in der Geräuschkompensation werden erhalten, wenn weitere über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs hinausgehende Einflussgrößen berücksichtigt werden. Mögliche weitere Einflussgrößen sind eine Drehzahl eines Motors des Fahrzeugs und Mikrofonsignale auf eine Erfassung von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum. Aus Funktionszusammenhängen mit Werten der Einflussgrößen als Eingangswerte werden dann Sollwerte für Lautstärke- und Klangkorrektur ermittelt und angewandt, wobei die manuelle Lautstärkenvorgabe typischerweise mit in die Berechnung der Sollwerte eingeht.
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Häufig wird in modernen Fahrzeugen nicht nur eine Lautstärkenvorgabe vorgesehen, die einen definierten Schallpegel nach sich zieht. Durch besondere Modi wie Stereo-Sound sowie 3D-Sound, aber auch durch Equalizer-Einstellungen entstehen im Allgemeinen leichte Pegeländerungen bei gleichbleibender Lautstärkenvorgabe im Fahrzeug. Gehen diese Pegeländerungen als Eingangsgröße in ein Modul für die kompensierenden Lautstärke- und/oder Klanganpassungen ein, beispielsweise weil nicht nur eine Lautstärkenvorgabe sondern auch der Pegel eines Tonmediums bzw. einer Datei berücksichtigt wird, kann es zu einer Über- oder Unterkompensation der Regelung kommen, und die oben beschriebenen Sollwerte zur Lautstärke- und Klangkorrektur erzielen nicht mehr das gewünschte Ergebnis. Ein Insasse im Fahrzeug nimmt dies folgendermaßen wahr:
- - als Überkompensation: Hörbare Schwankung der Lautstärke und des Klangs;
- - als Unterkompensation: Ton erscheint dem Insassen abhängig von der Fahrsituation zu leise, z.B. beim Beschleunigen sowie beim schnellen Fahren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Über- und Unterkompensation zu vermeiden.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Fahrzeug zum Erzeugen eines Audiosignals für eine Lautsprechereinheit im Fahrzeug, aufweisend ein Modul zum Bestimmen eines Soll-Pegels des Audiosignals zur Kompensation von Umgebungsgeräuschen, und aufweisend eine Klanganpassungseinheit zum Erzeugen eines gewünschten Klangbilds der Lautsprechereinheit durch Anpassung des Audiosignals, dadurch gekennzeichnet, dass von der Klanganpassungseinheit zum Modul eine Signalrückführung vorgesehen ist, welche eine Information über eine jeweils aktuelle Anpassung des Audiosignals durch die Klanganpassungseinheit an das Modul übermittelt, und wobei das Modul dazu ausgeführt ist, abhängig von der Information über die jeweils aktuelle Anpassung durch die Klanganpassungseinheit den Soll-Pegel einzustellen.
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Der prinzipiell vorgesehene Signalpfad verläuft dabei wie folgt: Von einer Datenquelle werden digital gespeicherte oder über ein Netzwerk erhaltene Daten ausgelesen und ein entsprechendes Audiosignal aus den Daten der Datenquelle umfasst prinzipiell die Informationen, um eine Tonwiedergabe an einer Lautsprechereinheit des Fahrzeugs entsprechend den Daten der Datenquelle zu erreichen. In diesem Signalpfad ist eine Umsetzung eines Anwenderwunsches zur Lautstärkenvorgabe berücksichtigt, indem der gesamte Pegel des Audiosignals entsprechend eingestellt wird. Weiterhin ist in diesem Signalpfad ein Modul zum Bestimmen eines Soll-Pegels zur Kompensation von Umgebungsgeräuschen vorgesehen. Diese Umgebungsgeräusche entstehen beispielsweise durch das Abrollen der Räder des Fahrzeugs, durch aerodynamische Effekte bei der Unströmung des Fahrtwinds um das Fahrzeug, durch Motorgeräusche, etc.; um diese Umgebungsgeräusche zu kompensieren, verwendet das Modul entsprechende Einflussgrößen, welche jeweils aktuell erfasst und insbesondere gemessen werden können.
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Solche Einflussgrößen können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Motordrehzahl, einen gemessenen Schallpegel insbesondere durch Differenzbildung des Schalls aus der Lautsprechereinheit, einen gemessenen Schallpegel an einer Außenseite des Fahrzeugs, oder anderes umfassen. Das Modul wird aus diesem Grund im Stand der Technik häufig auch als VNC Modul bezeichnet, wobei VNC eine Abkürzung für den Ausdruck „vehicle noise compensation“ ist.
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Abgegrenzt vom Modul wird ferner eine Klanganpassungseinheit vorgesehen, welche dazu dient, ein gewünschtes Klangbild an der Lautsprechereinheit einzustellen. Hierfür wird das Audiosignal angepasst, insbesondere frequenzabhängig. Ein Beispiel für eine mögliche Klanganpassungseinheit ist ein Equalizer, ein weiteres ein Surround Sound-Upmix. Um eine frequenzabhängige Schallpegeleinsteuerung an einem Sound-System zu erreichen, wird typischerweise dieser sogenannte Equalizer verwendet. Damit ist es insbesondere möglich, die Verteilung des Schallpegels über Höhen, Tiefen, etc., d. h. Amplitudenverteilungen von aneinander liegenden Frequenzbändern innerhalb eines gewissen Frequenzbereichs vorgeben zu können. Da die Amplituden der Frequenzbänder eingestellt werden, ist somit im Allgemeinen eine aktuelle Einstellung am Equalizer auch für den gesamten Schallpegel des Audiosignals und damit für die Gesamtlautstärke des ausgegebenen Tons maßgeblich. Weitere Klangbearbeitungsmethoden neben einem Equalizer können außerdem vorgenommen werden, um den Klang zu beeinflussen.
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Das Modul passt hierbei insbesondere entsprechend dieser Einflussgrößen einen Pegel des Audiosignals an, diese Anpassung kann jedoch auch frequenzabhängig erfolgen, wodurch das Modul eine eigene Verwendung eines Equalizer aufweist, welcher insbesondere zeitabhängig eingestellt wird. Es können auch weitere Klangeffekte durch das Modul eingestellt werden, dies erfolgt jedoch grundsätzlich nur abhängig von den aktuellen Einflussgrößen, während die Anpassung des Audiosignals an der Klanganpassungseinheit beispielsweise auf eine manuelle Vorgabe eines Anwenders hin erfolgt.
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Bevorzugt ist das Modul zum Vorgeben eines Soll-Pegels des Audiosignals abhängig von den Einflussgrößen der Klanganpassungseinheit vorgeschaltet. Die Klanganpassungseinheit übt selbst wiederum Anpassungen des Audiosignals aus, die jedoch eine signalpegelverändernde Bearbeitung des Audiosignals für die Lautsprechereinheit des Fahrzeugs darstellt. Dies kann zur eingangs beschriebenen Überkompensation oder Unterkompensation im Modul führen.
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Zur Verhinderung dieser Fälle ist ein Zweig für eine Signalrückführung von der Klanganpassungseinheit zurück zum Modul vorgesehen, um abhängig von den Anpassungen der Klanganpassungseinheit den Soll-Pegel im Modul so einzustellen, dass pegelverändernde Wirkungen der Klanganpassungseinheit wiederum kompensiert werden. In der Signalrückführung werden somit ein oder mehrere Korrekturfaktoren insbesondere für eine zu verändernde Amplitude des Audiosignals, in einer weiteren Ausführung auch ein oder mehrere Korrekturfaktoren für die Frequenz des Audiosignals, an das Modul übermittelt oder dort aus der Information erzeugt.
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Vorteilhaft werden somit auch nachgelagerte lautstärkebeeinflussende Faktoren wie der genannte Equalizer oder weitere Klangbearbeitungsmethoden bei der insbesondere geschwindigkeitsabhängigen Lautstärke und- Klanganpassung des Moduls zur Kompensation von geschwindigkeitsabhängigen Fahrgeräuschen für Soundsysteme im Fahrzeug berücksichtigt. Diese nachgelagerten Faktoren haben prinzipiell einen negativen Einfluss auf die korrekte Ausführung der Lautstärkeregelung, in Form von Über- oder Unterkompensation, werden jedoch vorteilhaft mit der Rückführschleife berücksichtigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die jeweils aktuelle Anpassung eine Anpassung eines frequenzabhängigen Pegels.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Klanganpassungseinheit einen Equalizer.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Information über die jeweils aktuelle Anpassung eine frequenzabhängige Pegelanpassung durch die Klanganpassungseinheit, wobei das Modul zum frequenzabhängigen Vorgeben des Soll-Pegels ausgeführt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Modul zur Kompensation von Umgebungsgeräuschen ein Mikrofon, wobei das Modul dazu ausgeführt ist, einen mittels des Mikrofons erfassten Schallpegel im Fahrzeug zum Vorgeben des Soll-Pegels zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Eingangssignal der Klanganpassungseinheit ein Ausgangssignal des Moduls.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Audiosignals für eine Lautsprechereinheit im Fahrzeug, wobei durch ein Modul ein Soll-Pegel des Audiosignals zur Kompensation von Umgebungsgeräuschen bestimmt wird, und wobei durch eine Klanganpassungseinheit ein gewünschtes Klangbild der Lautsprechereinheit durch Anpassung des Audiosignals erzeugt wird, wobei eine Signalrückführung von der Klanganpassungseinheit zum Modul verwendet wird, welche eine Information über eine jeweils aktuelle Anpassung des Audiosignals durch die Klanganpassungseinheit an das Modul übermittelt, und wobei durch das Modul abhängig von der Information über die jeweils aktuelle Anpassung durch die Klanganpassungseinheit der Soll-Pegel eingestellt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird von dem Modul ein Ausgangssignal erzeugt, welches durch die Klanganpassungseinheit angepasst wird und nach Anpassung zur Lautsprechereinheit übermittelt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Eingangssignal des Moduls aus einem Audiodatenstrom und einer durch einen Anwender einstellbaren Lautstärkenvorgabe gebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird durch das Modul eine von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Kompensation eines frequenzabhängigen Pegels vorgenommen.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Steuereinheit vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
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Es zeigt:
- 1: Eine Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Audiosignals für eine Lautsprechereinheit 1 in einen Personenkraftwagen. In der linken Bildhälfte ist dabei symbolisch eine Datenquelle gezeigt. Beispielsweise aus Radio, Internetradio, oder einem im Personenkraftwagen verbauten Datenspeicher oder einen im Personenkraftwagen mitgeführten mobilen Datenspeicher werden digital Daten in einem Datenstrom bereitgestellt, beispielsweise um an der Lautsprechereinheit 1 des Personenkraftwagens Musik erzeugen zu können. Im Fahrzeug ist außerdem eine Eingabevorrichtung vorgesehen, welche eine Lautstärkenvorgabe für einen Anwender, insbesondere Insassen, des Personenkraftwagens erlaubt. Mithilfe dieser Eingabevorrichtung kann der Anwender generell den Schalldruckpegel im Innenraum des Fahrzeugs nach seinem Geschmack einstellen. Der Datenstrom aus der Datenquelle entspricht dem Audiosignal und wird entsprechend im Pegel eingestellt. Zur Kompensation von Fahrgeräuschen ist im Signalpfad zwischen der Datenquelle und der Lautsprechereinheit 1 ein Modul 3 vorgesehen, welches mithilfe von Einflussgrößen wie aus einem Mikrofon 9 eine Kompensation ermittelt, um beispielsweise zunehmende Fahrgeräusche mit zunehmend hoher Geschwindigkeit durch einen höheren Schallpegel im Audiosignal auszugleichen. Das Mikrofon 9 ist eine beispielhafte Quelle für eine Einflussgröße, es können ergänzend weitere Einflussgrößen oder alternative Einflussgrößen zum Signal des Mikrofons 9 angewendet werden, beispielsweise auch nur die Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Modul 3 führt eine von der jeweils aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Anpassung des Pegels des Audiosignals durch, verändert jedoch auch die Anteile des Pegels über einzelne Frequenzbänder. Nachgeschaltet hinter dem Modul 3 ist weiter eine Klanganpassungseinheit 5 vorgesehen, welche in diesem Beispiel, jedoch nicht beschränkt darauf, einen Equalizer und/oder weitere Elemente für Klangverbesserungen aufweist. Wird beispielhaft eine Klangverbesserung von Stereo auf 3D Sound gewechselt und/oder in einem Equalizer der Klanganpassungseinheit 5 Frequenzen in einem Bassbereich des Audiosignals in ihrer Amplitude verstärkt, so wird eine Information über diese Änderung mithilfe einer Signalrückführung 7 an das Modul 3 übermittelt. Das Modul 3 erhält somit ein Feedbacksignal über die Wirkung der Klanganpassungseinheit 5. Dieses Feedbacksignal in der Signalrückführung 7 wird im Modul 3 zur Ermittlung eines Korrekturfaktors zumindest für den Soll-Pegel verwendet. Dies stellt den einfachsten Fall dar, in dem lediglich das Pegelniveau in Form des Soll-Pegels für alle Frequenzen verändert wird. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass eine frequenzabhängige Korrektur im Modul 3 stattfindet, insbesondere wenn in der Klanganpassungseinheit 5 frequenzabhängig das Audiosignal manipuliert wird. Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft verhindert, dass es zu einer Über- oder Unterkompensation kommt, wenn ein Insassen des Personenkraftwagens andere Soundeinstellungen verwendet als die, auf die das Modul 3 ausgelegt wurde. Besonders eine Überkompensation führt zu einer wahrnehmbaren Regelung, bei der es bei einer Beschleunigung oder Abbremsung des Personenkraftwagens zu einer hörbaren Lautstärkeschwankung kommt. Eine Unterkompensation entsteht, wenn in der Implementierung des Moduls 3 eine nicht optimale Abbildung auf den Soll-Pegel hinterlegt ist. Durch die Signalrückführung 7 und der Information, welche Pegel aktuell durch die Klanganpassungseinheit 5 angepasst werden, kann das Problem der Über- und Unterkompensation gelöst werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lautsprechereinheit
- 3
- Modul
- 5
- Klanganpassungseinheit
- 7
- Signalrückführung
- 9
- Mikrofon
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5,034,984 A [0003]
- US 4,944,018 A [0004]
- DE 102 51 188 A1 [0005]