DE102023107434B3

DE102023107434B3 - Kalibrierung eines Lautsprechersystems

Info

Publication number: DE102023107434B3
Application number: DE102023107434.2A
Authority: DE
Inventors: Dimitris Grimanis
Original assignee: Tymphany Worldwide Enterprises Ltd
Current assignee: Tymphany Worldwide Enterprises Ltd
Priority date: 2023-03-24
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2043-03-25

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems in einer akustischen Umgebung. Das Verfahren umfasst Schritte des Erstellens eines lokalen Frequenzgangs basierend auf einem aufgenommenen Testsignal und des Erstellens eines Zielfrequenzgangs. Basierend auf einer Differenz zwischen dem lokalen Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang wird ein Differenzfrequenzgang erstellt. Eine Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, die Minima des lokalen Frequenzgangs zugeordnet sind, wird erstellt und ein oder mehrere Filterfrequenzbereiche, die sich nicht mit den Ausschlussfrequenzbereichen überschneiden, werden identifiziert. Aus den identifizierten Filterfrequenzbereichen wird eine Zielfilterfrequenz ausgewählt und ein mit der Zielfilterfrequenz in Beziehung stehendes Kalibrierungsfilter in einem Equalizer des Lautsprechersystems implementiert. Die Erfindung betrifft ferner ein Lautsprechersystem, das zur Durchführung des obigen Verfahrens zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems eingerichtet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Lautsprechersystem.
Hintergrund der Erfindung
Lautsprechersysteme werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen akustischen Aufbauten verwendet, von kleinen Lautsprechersystemen wie beispielsweise einer Stereoanlage im Wohnzimmer bis hin zu größeren Systemen für den Einsatz in großen Veranstaltungsorten wie beispielsweise Konzerten reichend. Verfahren zum Kalibrieren von Lautsprechersystemen sind aus der DE 101 05 184 A1 , der EP 1 401 243 A1 sowie der DE 10 2018 120 229 A1 bekannt.
Der Frequenzgang eines Lautsprechers in einem Raum wird typischerweise durch eine Reihe von unerwünschten Interferenzeffekten beeinflusst, wie beispielsweise konstruktive und destruktive Interferenzeffekte. Die Kompensation solcher Interferenzen kann durch eine Entzerrung des Frequenzgangs mit Hilfe von Filtern erfolgen. Für einige Arten von Interferenzen kann die Anwendung von Filtern jedoch nicht besonders geeignet sein und könnte im schlimmsten Fall zu einer Übersteuerung von Lautsprechern des Lautsprechersystems führen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die oben erwähnte Herausforderung in Bezug auf die Kompensation von Interferenzeffekten erkannt und stellt das untenstehende Verfahren zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems bereit, um einen gewünschten Frequenzgang zu erhalten, ohne Übersteuerung von Lautsprechern des Lautsprechersystems zu riskieren.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems in einer akustischen Umgebung;
wobei das Lautsprechersystem mindestens einen Lautsprecher, einen Audioverstärker, einen Equalizer und einen Audiosignalprozessor umfasst;
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Anlegen eines Audiotestsignals an das Lautsprechersystem, um einen Audiotestton in der akustischen Umgebung zu erzeugen, Aufnehmen des Audiotesttons an einer Hörposition in der akustischen Umgebung, um ein aufgenommenes Testsignal zu erhalten, und Bereitstellen eines lokalen Frequenzgangs basierend auf dem aufgenommenen Testsignal;
Bereitstellen eines Zielfrequenzganges für den mindestens einen Lautsprecher in der akustischen Umgebung;
Erstellen eines Differenzfrequenzgangs basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem lokalen Frequenzgang;
Erzeugen einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, die Minima des lokalen Frequenzgangs zugeordnet sind, basierend auf einem Ausschlusskriterium;
Identifizieren eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche, die Minima und/oder Maxima des Differenzfrequenzgangs zugeordnet sind, wobei sich die Filterfrequenzbereiche nicht mit den Ausschlussfrequenzbereichen überlappen;
Auswählen einer Zielfilterfrequenz, ausgewählt aus den identifizierten Filterfrequenzbereichen; und
Implementieren eines mit der Zielfilterfrequenz in Beziehung stehenden Kalibrierungsfilters in dem Equalizer, um einen gefilterten Frequenzgang bereitzustellen, wobei das Kalibrierungsfilter angeordnet ist, eine Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang zu reduzieren.

Ein Lautsprecher ist ein Gerät, ausgestaltet, ein Audiosignal in Schall in Form von akustischen Wellen, d. h. Schallwellen, umzuwandeln. Typischerweise umfasst ein Lautsprecher eine Lautsprechermembran, die sich entsprechend dem Audiosignal hin- und herbewegt, um Druckwellen aus Luft, d. h. Schallwellen, zu erzeugen.
Die Intensität einer Schallwelle kann durch den Schalldruckpegel quantifiziert werden. Der Schalldruckpegel kann gemessen und in Dezibel-Einheiten relativ zu einem Referenzpegel ausgedrückt werden.
Beispielsweise kann der Schalldruckpegel L_p (in dB-Einheiten) einer Schallwelle anhand der folgenden Gleichung berechnet werden, wobei p der Schalldruck der Schallwelle und p₀ der Referenzschalldruck ist: $L p = 20 l o g_{10} (\frac{p}{p_{0}}) d B$
Ein häufig verwendeter Referenzpegel für Schall ist die Wahrnehmungsschwelle eines durchschnittlichen Menschen, d. h. der niedrigste Schalldruck, den ein Mensch hören kann. Beispielsweise kann der Referenzschalldruck in der Größenordnung von 20 Mikropascal liegen.
Vergleicht man zwei Schalldruckpegel zweier unterschiedlicher Schallwellen, so kann die Differenz zwischen den beiden Schalldruckpegeln auch als Schalldruckpegel bezeichnet werden.
Unter einem Lautsprechersystem versteht man ein System umfassend einen oder mehrere Lautsprecher, beispielsweise umfassend einen einzelnen Lautsprecher, der als eigenständiges Gerät arbeitet, oder beispielsweise zwei Lautsprecher, die zusammenarbeiten, um eine Stereowiedergabe eines Audiosignals bereitzustellen. Das Lautsprechersystem kann darüber hinaus eine oder mehrere Lautsprechertreibereinheiten, wie beispielsweise Verstärker, umfassen, die ein verstärktes Audiosignal an den einen oder die mehreren Lautsprecher bereitstellt. Ein Lautsprecher, der ein verstärktes Audiosignal von einer externen Treibereinheit empfängt, kann auch als passiver Lautsprecher bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Lautsprechersystem mindestens eine Lautsprechertreibereinheit, wie beispielsweise mindestens einen Verstärker, die ein von dem einen oder den mehreren Lautsprechern des Lautsprechersystems getrenntes Gerät ist. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfasst der eine oder die mehreren Lautsprecher des Lautsprechersystems eine oder mehrere Lautsprechertreibereinheiten, wie beispielsweise einen oder mehrere Verstärker. Ein Lautsprecher umfassend seine eigene(n) Antriebseinheit(en) kann auch als Aktivlautsprecher bezeichnet werden.
Ein Audioverstärker kann auch als Audio-Leistungsverstärker verstanden werden. Der Audioverstärker ist ausgestaltet, ein elektronisches Audiosignal zu verstärken. Typischerweise ist ein Audiosignal, das einem Lautsprecher zugeführt wird, ein Audiosignal, das durch einen Audioverstärker verstärkt wurde. Daher umfasst ein Lautsprechersystem typischerweise einen Audioverstärker.
Das Lautsprechersystem kann auch einen Equalizer enthalten. Unter einem Equalizer kann eine Vorrichtung verstanden werden, die ausgestaltet ist, eine Balance zwischen Frequenzkomponenten eines elektronischen Signals herzustellen. Ein Equalizer kann also dazu verwendet werden, einzelne Frequenzbänder oder Frequenzbereiche zu verstärken und/oder abzuschwächen. Einige Typen von Equalizern arbeiten durch die Implementierung von Frequenzfiltern, z. B. Kalibrierungsfiltern, bei separaten Filterfrequenzen. Der Equalizer kann ein separates Gerät des Lautsprechersystems sein oder er kann als Modul in anderen Komponenten des Lautsprechersystems implementiert sein, z. B. als Software implementiert. Der Equalizer kann ein parametrischer Equalizer sein, d. h. ein variabler Multiband-Equalizer.
Das Lautsprechersystem kann einen Audiosignalprozessor umfassen. Unter einem Audiosignalprozessor kann ein Gerät verstanden werden ausgestaltet, ein Audiosignal entweder in einem digitalen oder einem analogen Format zu verarbeiten, wobei die Verarbeitung in einem beliebigen Bereich erfolgen kann, beispielsweise im Zeitbereich oder im Frequenzbereich. Ein Audiosignalprozessor kann daher in der Lage sein, z. B. eine Darstellung der Frequenzzusammensetzung eines Audiosignals zu erzeugen. Der Audiosignalprozessor kann ferner den Equalizer umfassen, zum Beispiel kann der Equalizer ein Audioverarbeitungsmodul des Audiosignalprozessors sein, wie ein softwareimplementiertes Audioverarbeitungsmodul.
Eine akustische Umgebung kann als jede Umgebung verstanden werden, die die Ausbreitung von akustischem Schall aus dem Lautsprechersystem beeinflussen, z. B. ein Raum, ein Saal oder sogar ein offener Musikkonzertbereich vor einer Bühne. Insbesondere ein Raum kann einen starken Einfluss auf den akustischen Schall haben, der von einer Person in diesem Raum gehört wird. Die Schallwellen können z. B. von Wänden und Hindernissen im Raum reflektiert werden und dadurch Schallwelleninterferenzen im Raum erzeugen. Interferenz von Wellen kann als ein Wellenphänomen verstanden werden, bei dem sich mehrere Wellen überlagern und konstruktive und/oder destruktive Interferenz erzeugen. In Bereichen der konstruktiven Interferenz addieren sich die Wellen so, dass die kombinierte Amplitude größer ist als die Amplitude einer einzelnen Welle. Trifft zum Beispiel der Scheitelpunkt einer Schallwelle auf den Scheitelpunkt einer anderen Schallwelle der gleichen Frequenz am selben Punkt, so ist die Amplitude die Summe der Einzelamplituden. Im Gegensatz dazu kann bei der destruktiven Interferenz ein Scheitelpunkt einer Schallwelle auf einen Tiefpunkt einer anderen Schallwelle mit derselben Frequenz treffen, und die Amplitude ist dann gleich der Differenz der einzelnen Amplituden. Weiterhin, wenn eine Vielzahl von Lautsprecher gleichzeitig Schallwellen erzeugen, kann außerdem Interferenz als Resultat von interferierenden Schallwellen aus verschiedenen Lautsprechern auftreten. Die Interferenzen von Wellen, die die akustische Schallwiedergabe in einem Raum beeinflussen, können auch so genannte Raummoden enthalten, d. h. Frequenzen, bei denen aufgrund der physikalischen Dimensionen im Raum, z. B. Abstand zwischen festen Wänden, wahrscheinlich stehende Wellen auftreten und die räumlich festgelegte Knoten und Gegenknoten erzeugen, an denen der Schall als besonders abgeschwächt oder verstärkt wahrgenommen wird.
Ein Interferenzmuster eines Lautsprechersystems ist typischerweise abhängig von der Frequenz der abgestrahlten Schallwelle. So kann eine Frequenz ein Interferenzmuster aufweisen, während eine andere Frequenz ein anderes Frequenzmuster aufweist. An einer bestimmten Stelle im Raum kann also eine bestimmte Schallfrequenz aus einem Lautsprechersystem konstruktiv und eine andere Schallfrequenz destruktiv interferieren.
Interferenzeffekte in einer akustischen Umgebung, beispielsweise einem Raum, sind typischerweise am ausgeprägtesten bei Frequenzen, die Wellenlängen entsprechen, die in ihrer Größe mit den charakteristischen Dimensionen der akustischen Umgebung, wie beispielsweise der Größe des Raums, vergleichbar sind, z. B. Abständen zwischen Wänden. Solch ausgeprägte Frequenzen können im Bereich von 20 Hz bis 150 Hz liegen, aber im Prinzip sind Interferenzeffekte nicht auf irgendeinen bestimmten Bereich von Frequenzen beschränkt.
Ein Ziel eines Lautsprechersystems ist es, das Audiosignal so wiederzugeben, dass der erzeugte akustische Klang von einem Hörer wie beabsichtigt wahrgenommen wird, d. h. der erzeugte akustische Klang ähnelt dem Audiosignal so weit wie möglich. An bestimmten Stellen innerhalb der akustischen Umgebung, beispielsweise an bestimmten Hörpositionen innerhalb der akustischen Umgebung, können jedoch Interferenzeffekte den vom Lautsprechersystem abgegebenen Schall verzerren. Der Einfluss der Interferenzeffekte auf die Wiedergabe des Audiosignals kann durch einen Frequenzgang beschrieben werden. Ein Frequenzgang kann somit eine Änderung des Schalldruckpegels, d. h. eine Verstärkung, über einen Bereich von Frequenzen beschreiben, z. B. aufgrund der akustischen Umgebung. Ein Beispiel für einen idealen Frequenzgang kann ein Frequenzgang sein, der durch eine Verstärkung von 0 dB über den gesamten Frequenzbereich gekennzeichnet ist, d. h. ein flacher Frequenzgang; die meisten akustischen Umgebungen sind jedoch anfällig für Störeffekte wie oben erwähnt, und daher kann der Frequenzgang der akustischen Umgebung von diesem idealen Frequenzgang abweichen. In einem Raum kann zum Beispiel ein Audio-Testsignal an ein Lautsprechersystem angelegt werden, um einen Audiotestton zu erzeugen. An einer Stelle im Raum, beispielsweise einer Hörposition, kann eine Aufnahme des Audiotesttons erfolgen, um ein aufgenommenes Testsignal zur Verfügung zu stellen. Die Frequenzzusammensetzung des aufgenommenen Testsignals wird sich höchstwahrscheinlich von der Frequenzzusammensetzung des Audiotestsignals unterscheiden, d. h. einige Frequenzen im aufgenommenen Testsignal können weniger oder stärker ausgeprägt sein als die entsprechenden Frequenzen im Audiotestsignal.
Ein lokaler Frequenzgang kann basierend auf einer Differenz zwischen dem aufgenommenen Testsignal und dem Audiotestsignal ermittelt werden. Die Zusammensetzung oder Form des lokalen Frequenzgangs kann durch Interferenzeffekte stark beeinflusst werden. Ein Schalldruckpegelmaximum des lokalen Frequenzgangs kann z. B. wegen konstruktiver Interferenz bei der Frequenz des Schalldruckpegelmaximums vorliegen, und ein Schalldruckpegelminimum des lokalen Frequenzgangs kann z. B. wegen destruktiver Interferenz bei der Frequenz des Schalldruckpegelminimums vorliegen. Der lokale Frequenzgang kann somit als eine Darstellung des Einflusses von Interferenzeffekten auf Schall von einem Lautsprechersystem an einer bestimmten Position innerhalb einer akustischen Umgebung verstanden werden.
Für eine Person, die sich Schall aus einem Lautsprechersystem anhört, können Interferenzeffekte aufgrund der akustischen Umgebung als Verzerrung des gewünschten Schalls wahrgenommen werden. Eine solche Verzerrung kann durch den Einsatz eines oder mehrerer Kalibrierungsfilter korrigiert werden. Wenn zum Beispiel ein lokaler Frequenzgang ein Schalldruckpegelmaximum umfasst, kann ein Kalibrierungsfilter in einem Equalizer so implementiert werden, dass ein an das Lautsprechersystem angelegtes Audiosignal bei Frequenzen des Audiosignals beim Schalldruckpegelmaximum des lokalen Frequenzgangs gedämpft wird. Und ähnlich, wenn ein lokaler Frequenzgang ein Schalldruckpegelminimum aufweist, kann ein Kalibrierungsfilter in den Equalizer implementiert werden, so dass ein an das Lautsprechersystem angelegtes Audiosignal bei Frequenzen des Audiosignals an dem Schalldruckpegelmaximum des lokalen Frequenzgangs verstärkt wird.
Eine akustische Umgebung kann einen oder mehrere besonders ausgeprägte destruktive Interferenzeffekte bei bestimmten Frequenzen aufweisen. Eine solche destruktive Interferenz kann im Folgenden als akustische Null bezeichnet werden. Eine akustische Null kann zum Beispiel durch einen Schalldruckpegel gekennzeichnet sein, der um 9 dB im Vergleich zu einem mittleren Schalldruckpegel eines lokalen Frequenzgangs reduziert ist.
Im Allgemeinen besteht ein Zweck eines Equalizers darin, den Frequenzgang eines Lautsprechersystems mithilfe eines oder mehrerer Filter zu verändern. Ein Equalizer kann z. B. verwendet werden, um den Frequenzgang eines Lautsprechersystems zu glätten, indem Filter, beispielsweise Filter erster Ordnung und Filter zweiter Ordnung, auf ein Audiosignal angewendet werden, wodurch Spitzen und/oder Einbrüche im lokalen Frequenzgang kompensiert oder korrigiert werden. Allerdings kann es mit solchen Korrekturen zusammenhängenden Problemen geben, und dies sind Probleme, die insbesondere mit den oben erwähnten akustischen Nullen zusammenhängen. Eine Implementierung eines Filters, das Frequenzen eines Audiosignals an einem akustischen Nullpunkt verstärkt, kann übermäßig große Energiemengen erfordern, um zu verstärken, was vom Verstärker möglicherweise einfach nicht reproduziert werden kann oder was in Schäden am Lautsprechersystem aufgrund von Übersteuerung des einen oder der mehreren Lautsprecher resultieren kann. Alternativ kann ein Equalizer eingerichtet sein, Minima des lokalen Frequenzgangs zu ignorieren, um das oben genannte Problem der Übersteuerung zu umgehen, während nur eine oder mehrere Filter zur Korrektur von Maxima im lokalen Frequenzgang eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung einer Kalibrierung eines Lautsprechersystems durch Implementierung eines oder mehrerer Filter zur Korrektur eines lokalen Frequenzgangs. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann das Verfahren in ein Lautsprechersystem programmiert sein, und ein oder mehrere Schritte des Verfahrens können zumindest teilweise durch externe Eingaben von einem Steuergerät, wie beispielsweise einem Smartphone, Computer oder Tablet, gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in diesem Abschnitt kurz zusammengefasst und anschließend ausführlicher beschrieben. Das Verfahren beruht auf der Messung eines lokalen Frequenzgangs innerhalb einer akustischen Umgebung, der mit einem Zielfrequenzgang verglichen werden kann, um einen Differenzfrequenzgang zu erzeugen. Diese Frequenzgänge werden analysiert, um eine Liste von Ausschlussfrequenzbereichen zu erstellen, die Frequenzbereiche sind, in denen akustische Nullen erwartet werden. Anschließend werden verbleibende Frequenzbereiche analysiert, um eine Zielfilterfrequenz zu ermitteln, d. h. eine Frequenz, bei der ein Filter eingesetzt werden kann. Wenn das Filter implementiert ist, wird ein gefilterter Frequenzgang bereitgestellt, der basierend auf dem lokalen Frequenzgang in Kombination mit den Parametern des implementierten Filters berechnet werden kann. Typischerweise können die Parameter des implementierten Kalibrierungsfilters gewählt werden, eine Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und der Zielfilterfrequenz zu verringern. Nach der Implementierung eines Filters kann die Prozedur wiederholt werden, um eine beliebige Anzahl von Filtern zu implementieren, so dass die Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang weiter verringert wird, wobei akustische Nullen durch Ausschlussfrequenzbereiche berücksichtigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun näher beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein lokaler Frequenzgang erzeugt, indem ein Audiotestsignal an das Lautsprechersystem angelegt wird, um einen Audiotestton zu erzeugen, der an einer Hörposition aufgenommen wird, so dass ein aufgenommenes Testsignal bereitgestellt wird. Die Hörposition kann eine beliebige Position innerhalb der akustischen Umgebung sein, an der eine Korrektur des lokalen Frequenzgangs gewünscht wird. Basierend auf dem aufgenommenen Testsignal und dem Audiotestsignal kann ein lokaler Frequenzgang erzeugt werden, z. B. basierend auf einem Verhältnis oder einer Differenz zwischen dem aufgenommenen Testsignal und dem Audiotestsignal. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schritt des Bereitstellens eines lokalen Frequenzgangs das Durchführen einer Vielzahl von Aufnahmen eines Audiotestsignals an einer entsprechenden Vielzahl von Hörpositionen umfassen. Der lokale Frequenzgang kann basierend auf einer Mittelung der Schalldruckpegel der Vielzahl von Aufnahmen ermittelt werden.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt der Bereitstellung eines Zielfrequenzgangs für den mindestens einen Lautsprecher in der akustischen Umgebung. Der Zielfrequenzgang kann als ein Frequenzgang verstanden werden, der von einem Zuhörer des Lautsprechersystems an einem bestimmten Ort innerhalb der akustischen Umgebung, d. h. an einer Hörposition innerhalb der akustischen Umgebung, gewünscht wird. Als ein Beispiel kann der Zielfrequenzgang ein flacher Frequenzgang oder ein nicht flacher Frequenzgang sein, basierend z. B. auf den Präferenzen des Zuhörers des Lautsprechersystems und/oder einem Genre oder Typ von Audioinhalt, der von dem Lautsprechersystem wiedergegeben werden soll. Als ein Beispiel kann ein gewünschter Frequenzgang für die Verstärkung niederfrequenter Töne zur Wiedergabe bestimmter Musikrichtungen wie Rap oder Hip-Hop voreingestellt sein. Alternativ kann der gewünschte Frequenzgang, d. h. der Zielfrequenzgang, für die Verstärkung mittlerer Frequenzen, wie beispielsweise Frequenzen im Bereich von 300 Hz bis 3 kHz, voreingestellt sein, um Audio umfassend hauptsächlich menschliche Stimmen, wie hauptsächlich in z.B. Radio- oder Fernsehsendungen vorkommend, wiederzugeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Zielfrequenzgang in das Lautsprechersystem vorprogrammiert oder dem Lautsprechersystem von einem Steuergerät, wie einem Smartphone, Computer oder Tablet, extern zugeführt. Als ein Beispiel kann ein Benutzer oder ein Hörer des Lautsprechersystems einen gewünschten Frequenzgang auf dem Steuergerät konfigurieren und den gewünschten Frequenzgang dem Lautsprechersystem als zur Verfügung gestellten Zielfrequenzgang übermitteln. Alternativ kann der Benutzer oder Hörer einen bereits vorprogrammierten Frequenzgang mit Hilfe des Steuergeräts auswählen, beispielsweise durch Eingabe einer Auswahl eines vorprogrammierten Frequenzgangs aus einer Liste vorprogrammierter Frequenzgänge. Nach der Auswahl oder Konfiguration des gewünschten Frequenzgangs wird der gewünschte Frequenzgang, z.B. drahtlos, an das Lautsprechersystem übertragen und vom Lautsprechersystem als Zielfrequenzgang verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Zielfrequenzgang basierend auf dem lokalen Frequenzgang bestimmt werden, wobei der Zielfrequenzgang jedoch vom lokalen Frequenzgang unterschiedlich sein kann. Als ein Beispiel kann der Zielfrequenzgang einen flachen Frequenzgang darstellen, der auf einem Mittelwert des Schalldruckpegels des lokalen Frequenzgangs beruht.
Basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem lokalen Frequenzgang wird ein Differenzfrequenzgang erzeugt. Der Differenzfrequenzgang kann durch Subtraktion des lokalen Frequenzgangs vom Zielfrequenzgang oder alternativ (abhängig von einer bestimmten Implementierung des Verfahrens) durch eine Subtraktion des Zielfrequenzgangs vom lokalen Frequenzgang erzeugt werden. In diesem Sinne kann der Differenzfrequenzgang als eine Darstellung einer Differenz zwischen einem gemessenen Frequenzgang und einem gewünschten Frequenzgang, d. h. einem Zielfrequenzgang, betrachtet werden.
Wenn der lokale Frequenzgang mit dem Zielfrequenzgang identisch ist, wird der Differenzfrequenzgang durch einen flachen Frequenzgang bei 0 dB dargestellt, was bedeutet, dass kein Unterschied zwischen dem lokalen Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang besteht. Ein Differenzfrequenzgang kann jedoch aufgrund von Interferenzeffekten in der akustischen Umgebung typischerweise eine Reihe von Unterschieden zwischen den beiden aufweisen, und diese Unterschiede können durch eine Reihe von Minima/Tälern unter 0 dB und/oder Maxima/Spitzen über 0 dB im Differenzfrequenzgang dargestellt werden. Als ein Beispiel kann ein Minimum von -10 dB bei einer bestimmten Frequenz im Differenzfrequenzgang anzeigen, dass der lokale Frequenzgang bei dieser bestimmten Frequenz einen Schalldruckpegel aufweist, der 10 dB unter dem Schalldruckpegel im Zielfrequenzgang liegt. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Minimum, das unter -9 dB im Differenzfrequenzgang liegt, als akustische Null bezeichnet.
Das Verfahren basiert auf der Verwendung eines Ausschlusskriteriums. Das Ausschlusskriterium wird verwendet, um zu bestimmen, ob ein Frequenzbereich des Differenzfrequenzgangs als ein Frequenzbereich umfassend eine akustische Nullstelle betrachtet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausschlusskriterium eine Schalldruckpegelschwelle. Diese Schwelle wird verwendet, um Frequenzbereiche, die bestimmte Minima/Täler des Differenzfrequenzgangs enthalten, von der weiteren Verarbeitung auszuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Schalldruckpegelschwelle im Bereich von -20dB bis -2dB, beispielsweise im Bereich von -15dB bis -5dB, zum Beispiel -9dB. Ein Frequenzbereich des Differenzfrequenzgangs mit einem Minimum/Tal, dessen Schalldruckpegel negativ - 9dB überschreitet, wird in eine Liste von Ausschlussfrequenzbereichen aufgenommen. Frequenzbereiche, die in dieser Liste aufgeführt sind, können gemäß Ausführungsformen der Erfindung nicht bei der Implementierung von Filtern verwendet werden.
Die Ausdehnung/Breite eines solchen Ausschlussfrequenzbereichs kann zum Beispiel durch Nulldurchgänge des Schalldruckpegels des Differenzfrequenzgangs bestimmt werden. Unter einem Nulldurchgang ist eine Frequenz zu verstehen, bei der der Schalldruckpegel etwa 0 dB beträgt. Zum Beispiel kann sich ein Ausschlussfrequenzbereich von einer ersten Frequenz, bei der der Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs ungefähr 0 dB beträgt, bis zu einer zweiten Frequenz erstrecken, bei der der Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs ungefähr, nicht eingeschlossen zusätzliche Nulldurchgänge, 0 dB beträgt, und ein Schalldruckpegelminimum unter einer Schalldruckpegelschwelle, beispielsweise unter -9 dB, umfasst. Andere Methoden zur Begrenzung der Ausschlussfrequenzbereiche können angewandt werden, z. B. durch feste Frequenzbänder, durch steile Flanken, durch benutzerdefinierte Bereiche usw.
Das Verfahren umfasst ferner die Identifizierung eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren das Sortieren aller Frequenzbereiche zwischen benachbarten Nulldurchgängen des Schalldruckpegels des Differenzfrequenzgangs in Filterfrequenzbereiche und Ausschlussfrequenzbereiche, so dass jeder Frequenzbereich, der mit einem Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs unterhalb einer Schalldruckpegelschwelle verbunden ist, zu einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen hinzugefügt wird, während die übrigen Frequenzbereiche zu einer Liste von Filterfrequenzbereichen hinzugefügt werden. Die Frequenzbereiche, die in der Liste der Filterfrequenzbereiche erscheinen, stellt Frequenzbereiche dar, auf denen die Anwendung von Filtern basieren kann. Die Schritte zur Identifizierung von Filterfrequenzbereichen und Ausschlussfrequenzbereichen können vorzugsweise innerhalb eines vordefinierten Frequenzintervalls durchgeführt werden, z. B. dem typischen Audiobereich von 20 Hz bis 20 kHz oder einem engeren Bereich von besonderem Interesse, z. B. zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit im Bereich von 300 Hz bis 3 kHz, oder z. B. einem Bereich, in dem die Vorteile der Kalibrierung besonders ausgeprägt sind, z. B. von 10 Hz bis 300 Hz, beispielsweise von 20 Hz bis 200 Hz, zum Beispiel innerhalb eines vordefinierten Frequenzintervalls von 20 Hz bis 150 Hz. Die untere und obere Grenze dieser Frequenzintervalle können als Frequenzgrenzen des Kalibrierverfahrens bezeichnet werden.
Der nächste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, eine Zielfilterfrequenz auszuwählen, bei der ein Kalibrierungsfilter im Equalizer implementiert werden soll. Eine Kalibrierung kann auch als parametrisches Equalizerfilter bezeichnet werden. Ein Kalibrierungsfilter kann vorzugsweise ein digitales Biquad-Filter sein, ist aber nicht notwendigerweise auf dieses Beispiel beschränkt, und andere dem Fachmann bekannte Filtertypen können ebenfalls implementiert werden. Ein digitales Biquad-Filter kann als eine Art rekursives lineares Filter zweiter Ordnung verstanden werden, das eine Übertragungsfunktion in einem Frequenzbereich hat, dass ein Verhältnis zweier quadratischer Funktionen ist. Ein digitales Biquad-Filter ist eine Art Filter mit unendlicher Impulsantwort. Es ist typischerweise durch Parameter wie Verstärkung, Filterfrequenz und Filtergütefaktor charakterisiert. Die Verstärkung kann die Änderung des Schalldruckpegels beschreiben, die das Filter bei der Filterfrequenz ausübt. Eine Verstärkung kann entweder positiv, z. B. 5 dB, oder negativ, z. B. -5 dB, sein, und ein Kalibrierungsfilter kann daher verwendet werden, um einen Bereich von Frequenzen, z. B. einen Filterfrequenzbereich, entweder zu verstärken oder abzuschwächen. Der Filtergütefaktor kann die Breite des Frequenzintervalls um Filterfrequenz beschreiben, die durch die Implementierung des Filters beeinflusst werden. Ein Kalibrierungsfilter kann also eng sein und nur einen relativ engen Bereich von Frequenzen beeinflussen, während ein anderes Kalibrierungsfilter breit sein und einen relativ breiten Bereich von Frequenzen beeinflussen kann, was durch den Filtergütefaktor parametrisiert wird. Der Filtergütefaktor steht also im Zusammenhang mit der Bandbreite des Filters.
Die Zielfilterfrequenz wird aus einem bestimmten Filterfrequenzbereich ausgewählt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Zielfilterfrequenz basierend auf dem Schalldruckpegel ausgewählt, d. h. die Frequenz innerhalb der Filterfrequenzbereiche, bei der der größte absolute Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs vorliegt, wird als Zielfilterfrequenz ausgewählt. In anderen Ausführungsformen kann die Auswahl einer Zielfilterfrequenz auf einer Integration des Schalldruckpegels innerhalb der verschiedenen Filterfrequenzbereiche beruhen, z. B. wird eine Zielfilterfrequenz aus dem Filterfrequenzbereich ausgewählt, der den größten absoluten integrierten Schalldruckpegel aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Kalibrierungsfilter dann bei der Zielfilterfrequenz implementiert werden, d.h. die Filterfrequenz des Kalibrierungsfilters kann die Zielfilterfrequenz sein.
Die Implementierung eines Kalibrierungsfilters sorgt für einen gefilterten Frequenzgang. Der gefilterte Frequenzgang ist somit der resultierende Frequenzgang nach der Implementierung eines oder mehrerer Filter. Die Parameter der implementierten Filter werden gewählt, um eine Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang zu verringern. In einigen bevorzugten Ausführungsformen wird beispielsweise die Verstärkung so gewählt, dass der gefilterte Frequenzgang ungefähr gleich dem Zielfrequenzgang bei der Filterfrequenz ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Filtergütefaktor so gewählt, dass die Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang innerhalb des mit der Zielfilterfrequenz zusammenhängenden Filterfrequenzbereichs minimiert wird. Diese Auswahl kann basierend auf einem Anpassungsverfahren erfolgen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Filtergütefaktor basierend auf einem integrierten Schalldruckpegel innerhalb des mit der Zielfilterfrequenz zusammenhängenden Filterfrequenzbereichs ausgewählt werden. In noch weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann ein Filtergütefaktor basierend auf einer vollen Breite bei halbem Maximum (FWHM) des Differenzfrequenzgangs bei der Zielfilterfrequenz ausgewählt werden. Die Auswahl des Filtergütefaktors basierend auf einem FWHM-Wert (Full Width at Half Maximum) des Differenzfrequenzgangs bei der Zielfilterfrequenz kann insofern vorteilhaft sein, als der FWHM-Wert ein repräsentatives Maß für die Breite des Peaks/Tals bei der Zielfilterfrequenz und damit ein geeignetes Maß für die Bestimmung der Breite des anzuwendenden Filters, d. h. des Filtergütefaktors, ist.
Wenn Filterparameter ausgewählt sind, kann das Filter in den Equalizer des Lautsprechersystems implementiert werden. Das Lautsprechersystem kann dann bereit sein, ein Eingangsaudiosignal zu empfangen, das durch das implementierte Kalibrierungsfilter gefiltert werden kann, um ein gefiltertes Audiosignal bereitzustellen. Das gefilterte Audiosignal kann dann vom Lautsprechersystem als Schall ausgegeben werden, und in Bereichen der akustischen Umgebung kann der Schall weniger verzerrt sein, als wenn kein Filter implementiert worden wäre.
Anstatt nur ein Filter gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren zu implementieren, können alle Schritte zur Implementierung eines Filters beliebig oft wiederholt werden, um eine beliebige Anzahl von Filtern zu implementieren. Es gibt im Prinzip keine Einschränkungen, welche Schritte des Verfahrens wiederholt werden müssen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen nach dem Erhalt eines gefilterten Frequenzgangs dieser gefilterte Frequenzgang als ein neuer Differenzfrequenzgang verwendet werden, und basierend auf diesem neuen Differenzfrequenzgang eine neue Zielfilterfrequenz ausgewählt werden, bei der ein neues Filter implementiert werden kann. In einigen dieser Ausführungsformen kann die Liste der Ausschlussfrequenzbereiche nach der Implementierung eines Kalibrierungsfilters aktualisiert werden, während in anderen Ausführungsformen die Liste der Ausschlussfrequenzbereiche nicht aktualisiert wird.
Ausführungsformen der Erfindung können die Implementierung einer beliebigen Anzahl von Filtern umfassen, zum Beispiel zwischen 5 und 20 Filtern, oder sogar mehr Filter, beispielsweise zwischen 5 und 100 Filtern, zum Beispiel 25 Filter oder 75 Filter. Die Anzahl der Filter, die angewendet werden können, hängt von der Anzahl der verfügbaren Bänder im Equalizer und dem zu filternden Audiosignal ab. Jedes Mal, wenn ein Filter implementiert wird, kann sich der gefilterte Frequenzgang weiter an die Zielfilterfrequenz annähern, wobei akustische Nullen ausdrücklich nicht berücksichtigt werden, da diese mit Ausschlussfrequenzbereichen zusammenhängen. Idealerweise ist das Verfahren gemäß der Erfindung dann in der Lage, z.B. Interferenzeffekte in einer akustischen Umgebung zu kompensieren, ohne dabei einen Lautsprecher zu beschädigen, z.B. einen Lautsprecher zu übersteuern oder durch einen großen Druckausgleich bei der Frequenz einer akustischen Null Energie zu verschwenden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems in einer akustischen Umgebung bereitgestellt. Durch die Durchführung einer Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Frequenzgang der akustischen Umgebung realisiert, der einem gewünschten Zielfrequenzgang so nahe wie möglich kommt. Darüber hinaus wird durch den Ausschluss bestimmter Frequenzbereiche, die Minima mit Schalldruckpegeln unterhalb eines Schwellenschalldruckpegels aufweisen, vermieden, dass Filter eingesetzt werden, um zu versuchen diese Minima zu kompensieren. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Minima, oder akustischen Nullen, schwierig zu kompensieren sein können, ohne den Lautsprecher des Lautsprechersystems zu übersteuern, und/oder die Energie, die für einen erfolglosen Kompensationsversuch verwendet wird, würde einfach verschwendet. Auf diese Weise wird ein Verfahren zur Kompensation von Interferenzeffekten erhalten, während gleichzeitig der/die Lautsprecher des Lautsprechersystems vor Übersteuerung geschützt werden. Ein weiterer Effekt ist, dass der Stromverbrauch des Lautsprechersystems reduziert werden kann, da keine elektrische Energie bei Versuchen verschwendet wird, akustische Nullen zu kompensieren, die ohnehin nicht sinnvoll kompensiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Aufnehmens des Audiotestschalls an einer Hörposition in der akustischen Umgebung das Aufnehmen des Audiotestschalls unter Verwendung einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung umfassend ein Mikrofon.
Unter einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung umfassend ein Mikrofon, ist eine beliebige elektronische Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, akustischen Schall, beispielsweise ein Audiotestsignal, aufzuzeichnen und irgendeine Art von Signalverarbeitung auf den aufgenommenen akustischen Schall, beispielsweise des aufgenommenen Audiotestsignals, durchzuführen. Die elektronische Verarbeitungsvorrichtung kann ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop oder irgendein anderes geeignetes tragbares elektronisches Gerät umfassend ein Mikrofon und einem Prozessor sein. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektronische Verarbeitungsvorrichtung den Audiosignalprozessor.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basiert der Zielfrequenzgang auf dem lokalen Frequenzgang.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Zielfrequenzgang ein Mittelwert des lokalen Frequenzgangs.
Der Zielfrequenzgang kann basierend auf dem lokalen Frequenzgang bereitgestellt werden. Als ein Beispiel kann der Zielfrequenzgang in einem Frequenzintervall der mittlere Schalldruckpegel des lokalen Frequenzgangs in diesem Frequenzintervall sein, so dass der Zielfrequenzgang eine von den Frequenzen innerhalb des Frequenzintervalls unabhängige Konstante ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basiert der Zielfrequenzgang auf einem vorgegebenen Frequenzgang.
Der Zielfrequenzgang kann auf einem vorbestimmten Frequenzgang basieren, der in einem Speicher, der kommunikativ mit dem Audiosignalprozessor verbunden ist, gespeichert ist.
Ausführungsformen der Erfindung können mehrere vorbestimmte Frequenzgänge gespeichert haben. Dies kann zum Beispiel für verschiedene Kalibrierungszwecke sein, zum Beispiel für verschiedene Arten von akustischen Umgebungen, zum Beispiel eine Küche, ein Wohnzimmer, einen Flur oder ein Badezimmer. Alternativ kann es für verschiedene Arten von Kalibrierungen sein, zum Beispiel Kalibrierungen, die sich auf bestimmte Frequenzintervalle konzentrieren, zum Beispiel Kalibrierungen, die Bassfrequenzen, Mitteltonfrequenzen oder Höhenfrequenzen verbessern können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Zielfrequenzgang von einem Benutzer des Lautsprechersystems definiert.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Benutzer den Zielfrequenzgang festlegen, z. B. direkt über das Lautsprechersystem oder über ein Gerät wie ein Smartphone, einen Computer oder ein Tablet. Es kann vorteilhaft sein, dem Benutzer zu erlauben, den Zielfrequenzgang anzupassen, um ein adaptives Kalibrierungsverfahren mit einem hohen Maß an Kontrolle zu gewährleisten.
Der Zielfrequenzgang muss nicht über das gesamte Frequenzintervall konstant sein. Zum Beispiel kann er basierend auf einer Berechnung des mittleren Schalldruckpegels des lokalen Frequenzgangs in Kombination mit einem vorprogrammierten Frequenzgang bestimmt werden. Mit anderen Worten: Der Zielfrequenzgang kann einen vorprogrammierten Frequenzgang darstellen, der durch den berechneten Mittelwert des Schalldruckpegels des lokalen Frequenzgangs moduliert wird. Ein vorprogrammierter Frequenzgang, z. B. eine voreingestellte Equalizer-Einstellung, kann irgendeine Equalizer-Einstellung aus den folgenden umfassen: Acoustic, Bass Booster, Bass Reducer, Classical, Dance, Electronic, Hip-Hop, Jazz, Piano, Pop, R&B, Rock und Vocal Booster. Die obige Liste der Equalizer-Einstellungen ist nicht erschöpfend, und andere Einstellungen, die für andere Arten von Audioinhalten geeignet sind, sind denkbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Zielfrequenzgang bereitgestellt, indem zuerst eine voreingestellte Equalizer-Einstellung, die durch ihren eigenen vorprogrammierten Frequenzgang gekennzeichnet ist, angewendet wird und anschließend dieser Frequenzgang auf der Basis des lokalen Frequenzgangs moduliert wird. Als ein Beispiel kann der vorprogrammierte Frequenzgang im Schalldruckpegel entsprechend einem mittleren Schalldruckpegel des lokalen Frequenzgangs verschoben werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird auf der Basis des lokalen Frequenzgangs ein vorläufiger Zielfrequenzgang erzeugt, beispielsweise ein Mittelwert des lokalen Frequenzgangs. Dieser vorläufige Zielfrequenzgang wird dann durch den vorprogrammierten Frequenzgang moduliert, wie den in der obigen Liste der voreingestellten Equalizer-Einstellungen erläuterten. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Schritt der Bereitstellung eines Zielfrequenzgangs in einem kombinierten Berechnungsschritt durchgeführt, bei dem sowohl ein lokaler Frequenzgang als auch ein vorprogrammierter Frequenzgang berücksichtigt werden.
Es kann vorteilhaft sein, den mittleren Schalldruckpegel eines Zielfrequenzgangs auf der Basis des mittleren Schalldruckpegels eines lokalen Frequenzgangs zu bestimmen. Der mittlere Schalldruckpegel eines lokalen Frequenzganges in einem großen Raum kann sich von dem mittleren Schalldruckpegel eines lokalen Frequenzganges in einem kleinen Raum unterscheiden. Um solchen Unterschieden Rechnung zu tragen, können der lokale Frequenzgang und/oder der Zielfrequenzgang in Bezug auf den absoluten Pegel angepasst werden, so dass eine Subtraktion des einen Frequenzgangs vom anderen in einem sinnvollen Differenzfrequenzgang resultiert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basiert der Zielfrequenzgang auf einer Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons.
Unter einem Hilfsaudiotestton kann jeder von dem Lautsprechersystem erzeugte akustische Schall verstanden werden.
Die Aufnahme kann an irgendeiner Aufnahmeposition innerhalb der akustischen Umgebung erfolgen. Die Aufnahme kann verwendet werden, um einen Frequenzgang der Aufnahmeposition zu ermitteln. Die Aufnahmepositionen können sich z. B. vor mindestens einen Lautsprecher oder weit entfernt von dem mindestens einen Lautsprecher befinden, z. B. an irgendeinem Ort innerhalb der akustischen Umgebung. In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Aufnahmen an einer Vielzahl von Aufnahmepositionen innerhalb der akustischen Umgebung durchgeführt.
Der Zielfrequenzgang kann auf einer Mittelung von Schalldruckpegeln von Aufnahmen des Hilfsaudiotesttons basieren. Für einer einzelne Aufnahme kann der Zielfrequenzgang auf einer Mittelung der Schalldruckpegel der einzelnen Aufnahme basieren. Für mehr als eine Aufnahme des Hilfsaudiotesttons kann der Zielfrequenzgang auf einer Vielzahl von Mittelungen von Schalldruckpegeln basieren, wobei jede Schalldruckpegel-Mittelung einer bestimmten Aufnahme des Hilfsaudiotesttons an einer bestimmten Aufnahmeposition zugeordnet ist.
Basierend auf Aufnahmen eines Audiotesttons kann der Zielfrequenzgang erzeugt werden. Der lokale Frequenzgang kann ferner bei der Erzeugung des Zielfrequenzgangs verwendet werden, z. B. um den mittleren Schalldruckpegel des Zielfrequenzgangs an die Schalldruckpegel des lokalen Frequenzgangs anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons um eine Nahbereichsmessung. So kann der Zielfrequenzgang durch eine Nahbereichsmessung, d.h. eine Messung in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Lautsprechers, ermittelt werden. Eine Nahbereichsmessung kann durchgeführt werden, indem der Lautsprecher weit von akustischen Hindernissen der akustischen Umgebung, z. B. Wänden eines Raumes, platziert wird und das Mikrofon in unmittelbarer Nähe des Lautsprechers oder insbesondere in unmittelbarer Nähe eines Tieftöners des Lautsprechers platziert wird. Unter unmittelbarer Nähe kann ein Abstand von 0 bis 50 Zentimetern, beispielsweise von 1 bis 30 Zentimetern, beispielsweise von 5 bis 20 Zentimetern, zum Beispiel von 5 bis 15 Zentimetern, verstanden werden. Auf diese Weise hat die direkte Schallwelle, die aus dem Lautsprecher, z. B. dem Tieftöner des Lautsprechers, kommt, immer einen viel höheren Schalldruckpegel als Schallwellen, die von Reflexionen in der akustischen Umgebung, z. B. Reflektionen von Wänden eines Raumes, zum Mikrofon kommen. Die so gewonnene Aufnahme ist somit repräsentativ für eine reflexionsfreie Messung des Lautsprechers. Diese Nahbereichsmessung kann somit direkt als Zielfrequenzgang dienen. Darüber hinaus kann der Hilfsaudiotestton auch der Audiotestton sein.
Ein Zielfrequenzgang, basierend auf mindestens einer Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons vor einem Lautsprecher, kann vorteilhaft sein, da er bis zu einem gewissen Grad einen Frequenzgang eines Lautsprechers isoliert. Ein Zielfrequenzgang kann dann einen Frequenzgang eines Lautsprechers enthalten, und folglich wird das Verfahren die Kalibrierung in erster Linie durchführen, um Verzerrungen der akustischen Umgebung zu korrigieren, nicht Verzerrungen des Lautsprechers.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird eine Nahbereichsmessung durchgeführt, um einen vorläufigen Zielfrequenzgang zu erzeugen. Anschließend wird ein lokaler Frequenzgang erstellt und ein Offset zwischen dem vorläufigen Zielfrequenzgang und dem lokalen Frequenzgang bestimmt. Schließlich wird der Zielfrequenzgang basierend auf dem vorgegebenen Frequenzgang und dem Offset erzeugt. Hierdurch wird erreicht, dass der lokale Frequenzgang und der Zielfrequenzgang bei ähnlichen generellen Schalldruckpegeln liegen und somit ein sinnvoller Differenzfrequenzgang durch Subtraktion der beiden erhalten werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basiert der Zielfrequenzgang auf einer Vielzahl von Aufnahmen des Hilfsaudiotesttons.
Der Zielfrequenzgang kann auf einer Vielzahl von Aufnahmen eines von dem Lautsprechersystem erzeugten Hilfsaudiotesttons basieren. Die Vielzahl von Aufnahmen kann an einer Vielzahl von Aufnahmepositionen innerhalb der akustischen Umgebung durchgeführt werden. Ein Zweck der Durchführung einer Vielzahl von Aufnahmen eines Hilfsaudiotesttons kann sein, einen allgemeinen Eindruck von der Akustik der akustischen Umgebung zu gewinnen. Beispielsweise kann eine akustische Umgebung eine oder mehrere akustische Nullen aufweisen, und durch die Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons an einer Vielzahl von Aufnahmepositionen innerhalb der akustischen Umgebung kann verhindert werden, dass ein Zielfrequenzgang auf Basis einer akustischen Null festgelegt wird, wodurch der Zielfrequenzgang zu niedrige Schalldruckpegel enthalten würde. Durch die Aufnahme an mehreren Aufnahmepositionen können somit ausgeprägte Schwankungen im Frequenzgang der akustischen Umgebung, z. B. durch akustische Nullen, wirksam geglättet werden. Die Aufnahmen des Hilfsaudiotesttons können von der elektronischen Verarbeitungsvorrichtung umfassend ein Mikrofon durchgeführt werden. Somit kann ein Benutzer des Lautsprechersystems während der Kalibrierung des Lautsprechersystems unter Verwendung der elektronischen Verarbeitungsvorrichtung sowohl Aufnahmen eines Hilfsaudiotesttons als auch eine Aufnahme eines Audiotesttons durchführen. Dieser Aufnahmevorgang kann es erforderlich machen, dass der Benutzer sich an verschiedenen Aufnahmepositionen in der akustischen Umgebung positioniert. Es kann ferner vorteilhaft sein, den Zielfrequenzgang basierend auf mehreren Aufnahmen zu erstellen, die an verschiedenen Aufnahmepositionen innerhalb der akustischen Umgebung aufgenommen wurden, da dies die Auswirkungen von verrauschten Messungen, z. B. Messungen, bei denen andere Geräusche von unerwünschten Schallquellen vorhanden sind, verringern kann.
Der Zielfrequenzgang kann auch durch eine Kombination aus einem vorprogrammierten/bestimmten Frequenzgang, wie oben beschrieben, und einer oder mehreren Aufnahmen eines Hilfsaudiotesttons, beispielsweise einer Vielzahl von Aufnahmen eines Hilfsaudiotesttons, erstellt werden. In diesem Sinne kann ein vorprogrammierter Frequenzgang effektiv im Schalldruckpegel moduliert werden, indem Aufnahmen eines Testtons verwendet werden, die an einer oder mehreren Aufnahmepositionen innerhalb der akustischen Umgebung aufgenommen wurden, d.h. der vorprogrammierte Frequenzgang wird auf die Akustik der spezifischen akustischen Umgebung moduliert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hilfsaudiotestton der Audiotestton.
Der Hilfsaudiotestton und der Audiotestton können derselbe Ton sein. Dies kann die Qualität des Differenzfrequenzgangs, basierend auf der Differenz zwischen dem lokalen Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang, verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ausschlusskriterium eine Schalldruckpegelschwelle.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erstellung einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen basierend auf einem Ausschlusskriterium. Die Liste der Ausschlussfrequenzbereiche sollte vorzugsweise Frequenzbereiche umfassen, in denen akustische Nullen vorhanden sind. Das Ausschlusskriterium bestimmt, ob ein Frequenzbereich zu der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugefügt wird. Die Verwendung einer Schalldruckpegelschwelle als Ausschlusskriterium ist vorteilhaft, indem Frequenzbereiche abhängig von einem Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs innerhalb des Frequenzbereichs von der Filterung ausgeschlossen werden können. Dadurch kann es möglich sein, Frequenzbereiche, die eine akustische Null aufweisen, von der Filterung auszuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugeordnet, wenn ein Absolutwert eines Schalldruckpegels des Differenzfrequenzgangs innerhalb des Frequenzbereichs die Schalldruckpegelschwelle überschreitet.
Durch Identifizierung von Schalldruckpegelminimum/-tal im Differenzfrequenzgang und deren Vergleich mit der Schalldruckpegelschwelle kann bestimmt werden, ob ein Frequenzbereich, der mit diesem Minimum assoziiert ist, von der Filterung ausgeschlossen werden sollte, z. B. von der Implementierung eines Kalibrierungsfilters bei einer Frequenz in der Nähe oder gleich einer zentralen Frequenz dieses Minimums. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Kalibrierungsfilter nicht bei einer Frequenz implementiert wird, die einer Frequenz entspricht, für die es an der Hörposition in der akustischen Umgebung eine akustische Null gibt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schalldruckpegelschwelle ein Schwellenwert im Bereich von 2 dB bis 20 dB, beispielsweise im Bereich von 5 dB bis 15 dB, beispielsweise 9 dB.
Eine akustische Null ist mit einem Minimum im lokalen Frequenzgang verbunden, allerdings, da es eine Vielzahl von Minima gibt, die nicht mit einer akustischen Null verbunden sind, muss es eine Möglichkeit geben, ein gewöhnliches Minimum von einem akustischen Nullminimum zu unterscheiden. Dieser Schritt der Unterscheidung zwischen den beiden Arten von Minima kann durch den Vergleich eines Schalldruckpegels des Minimums im Differenzfrequenzgang mit der Schalldruckpegelschwelle erfolgen. Als ein Beispiel, wenn ein Schalldruckpegelschwellenwert auf 9 dB festgelegt ist, bedeutet dies, dass, wenn ein Minimum des Differenzfrequenzgangs einen Wert von negativen 9 dB, d. h. -9 dB, überschreitet, dieses Minimum als ein akustische Null behandelt wird und der mit diesem Minimum zugeordnete Frequenzbereich zur Liste der Ausschlussfrequenzbereiche hinzugefügt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugewiesen, wenn eine dem Minimum zugeordnete Frequenzbreite einen Frequenzbreitenschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugeordnet, wenn ein dem Minimum zugeordneter integrierter Schalldruckpegel einen integrierten Schalldruckpegelschwellenwert überschreitet.
Es ist nicht nur der Extremwert des Schalldruckpegels des lokalen Frequenzgangs, der die Klangverzerrung und den Charakter einer akustischen Null bestimmen kann, sondern auch die mit dem Extremwert verbundene Breite. So kann es, in einigen Ausführungsformen, nicht nur ein Extremwert des Schalldruckpegels sein, der bestimmt, ob ein Frequenzbereich der Liste der Ausschlussfrequenzen zugefügt wird. Zum Beispiel kann eine Breite, die einem Minimum des lokalen Frequenzgangs zugeordnet ist, berücksichtigt werden. Alternativ kann ein integrierter Schalldruckpegel, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs zugeordnet ist, berücksichtigt werden. Dies kann für ein Ausschlusskriterium vorteilhaft sein, um eine optimale Auswahl von Frequenzbereichen für die Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zu gewährleisten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ausschlusskriterium ein Frequenzintervall.
Es kann bevorzugt sein, wenn das Kalibrierverfahren nur in einem Frequenzintervall arbeitet. Es kann zum Beispiel keinen Grund geben, ein Kalibrierungsverfahren bei Frequenzen anzuwenden, die für den Menschen nicht hörbar sind. Außerdem gibt es Frequenzintervalle, die typischerweise anfälliger für Interferenzeffekte sind. Eine Beschränkung der Kalibrierungsmethode auf ein relevantes Frequenzintervall kann die für die Durchführung des Verfahrens benötigte Zeit signifikant reduzieren, im Gegensatz zur Durchführung des Verfahrens über ein weiteres Frequenzintervall, beispielsweise ein Intervall von 20 Hz bis 20 kHz.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung können nur Frequenzbereiche, die in dem Frequenzintervall enthalten sind, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugefügt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Frequenzintervall Frequenzen im Bereich von 10Hz bis 500Hz, beispielsweise im Bereich von 20Hz bis 200Hz.
Typischerweise beeinflusst eine akustische Umgebung hauptsächlich ein Frequenzintervall, d.h. Störeffekte wie akustische Nullen sind in einem bestimmten Frequenzintervall am stärksten ausgeprägt. Daher kann es vorteilhaft sein, bei der Anwendung des Verfahrens zur Kalibrierung eines Lautsprechersystems auf dieses Intervall abzuzielen, um die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Zeit zu reduzieren. Das Frequenzintervall kann den Frequenzbereich von 20Hz bis 20kHz, beispielsweise von 20Hz bis 2kHz, beispielsweise von 20Hz bis 200Hz, zum Beispiel von 20Hz bis 80Hz umfassen, ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basieren die Endpunkte der Ausschlussfrequenzbereiche auf Nulldurchgängen des Differenzfrequenzgangs.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basieren die Endpunkte der Filterfrequenzbereiche auf Nulldurchgängen des Differenzfrequenzgangs.
In einer Ausführungsform der Erfindung identifiziert das Kalibrierverfahren alle Frequenzbereiche zwischen benachbarten Nulldurchgängen des Schalldruckpegels des Differenzfrequenzgangs innerhalb des Frequenzintervalls. Dabei können die Grenzen des Frequenzintervalls auch die Grenzen der äußersten Frequenzbereiche sein. Jeder Frequenzbereich wird so sortiert, dass er entweder ein Filterfrequenzbereich oder ein Ausschlussfrequenzbereich ist, so dass jeder Frequenzbereich, der mit einem Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs unterhalb einer Schalldruckpegelschwelle, beispielsweise unter -9 dB, verbunden ist, zu einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen hinzugefügt wird, während die übrigen Frequenzbereiche zu einer Liste von Filterfrequenzbereichen hinzugefügt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Zielfilterfrequenz innerhalb eines ausgewählten Filterfrequenzbereichs des einen oder der mehreren Filterfrequenzbereiche und ist eine zentrale Frequenz eines Maximums oder Minimums des Differenzfrequenzgangs innerhalb des ausgewählten Filterfrequenzbereichs.
Nach Identifizierung eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche wird eine Zielfilterfrequenz ausgewählt. Die Zielfilterfrequenz kann eine Frequenz sein, bei der ein Kalibrierungsfilter implementiert werden soll. In diesem Sinne kann die Zielfilterfrequenz eine zentrale Frequenz des Kalibrierungsfilters sein, d. h. eine Frequenz, bei der der Kalibrierungsfilter den größten Einfluss auf den lokalen Frequenzgang hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Differenzfrequenzgang analysiert, um den größten absoluten Schalldruckpegel innerhalb der Filterfrequenzbereiche zu lokalisieren, und die Zielfilterfrequenz ist die Frequenz dieses größten absoluten Schalldruckpegels.
In anderen Ausführungsformen wird ein ausgewähltes Frequenzintervall basierend auf einer Integration der absoluten Schalldruckpegel der einzelnen Filterfrequenzbereiche ermittelt. Das Frequenzintervall, das bei der Integration den größten Wert ergibt, kann der ausgewählte Filterfrequenzbereich sein, aus dem eine Zielfilterfrequenz ausgewählt wird. Die Zielfilterfrequenz kann dann als Maximum des absoluten Schalldruckpegels, als eine mittlere Frequenz, als ein gewichtete mittlere Frequenz unter Verwendung des Schalldruckpegels als Gewicht oder durch eine Anpassung ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kalibrierungsfilter ein Filter mit unendlicher Impulsantwort.
Ein Kalibrierungsfilter kann ein Filter mit unendlicher Impulsantwort sein, vorzugsweise ein digitales Biquad-Filter, ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Filter mit unendlicher Impulsantwort sind vorteilhaft, da sie für einen relativ engen Frequenzbereich gelten können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kalibrierungsfilter ein Biquad-Filter, beispielsweise ein digitales Biquad-Filter.
Ein Biquad-Filter, z. B. ein digitales Biquad-Filter, kann als eine Art von Filter zweiter Ordnung mit unendlicher Impulsantwort charakterisiert werden. In einer Frequenzdarstellung ist seine Übertragungsfunktion ein Verhältnis von zwei quadratischen Funktionen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kalibrierungsfilter eine Filterverstärkung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basiert die Filterverstärkung auf einem Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs bei der Zielfilterfrequenz.
Eine Filterverstärkung kann als die Änderung des Schalldruckpegels verstanden werden, die das Filter bei einer Zielfilterfrequenz oder einem Bereich von Frequenzen in unmittelbarer Nähe der Zielfilterfrequenz ausübt, und kann entweder positiv oder negativ sein.
Im Rahmen des Kalibrierungsverfahrens der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Verstärkung eines Kalibrierungsfilters gewählt werden kann, so dass sich ein gefilterter Frequenzgang dem Zielfrequenzgang so genau wie möglich annähern kann.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann die Filterverstärkung gewählt werden, so dass der Schalldruckpegel des gefilterten Frequenzgangs bei der Zielfilterfrequenz dem Schalldruckpegel des Zielfrequenzgangs bei der gleichen Zielfilterfrequenz möglichst nahe kommt, beispielsweise identisch oder annähernd der gleiche Schalldruckpegel ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kalibrierungsfilter einen Filtergütefaktor.
Ein Filtergütefaktor oder Q-Faktor ist ein Faktor, der sich auf einen Equalizer bezieht. Er wird verstanden als das Verhältnis einer Mittenfrequenz zur Bandbreite, d. h. das Verhältnis zwischen der Zielfilterfrequenz und einer Frequenzbreite, die die Zielfilterfrequenz umgibt. Für eine feste Zielfilterfrequenz ist die Bandbreite umgekehrt proportional zum Q-Faktor, das bedeutet, wenn Q erhöht wird, wird die Bandbreite schmaler. Der Gütefaktor ist ein nützliches Werkzeug eines parametrischen Equalizers, da er erlaubt, ein Signal innerhalb eines sehr schmalen oder breiten Bereichs von Frequenzen innerhalb jedes Equalizer-Bands abzuschwächen oder zu verstärken. Breite und schmale Bandbreiten (niedriges bzw. hohes Q) können in Verbindung miteinander verwendet werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Filtergütefaktor basierend auf einer Minimierung einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang ausgewählt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Minimierung durch einen Suchalgorithmus durchgeführt.
Der Filtergütefaktor kann gewählt werden, um die Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang zu minimieren. Diese Auswahl kann durch einen Anpassungsalgorithmus oder einen Suchalgorithmus durchgeführt werden. Zum Beispiel wird eine Liste möglicher Filtergütefaktoren bereitgestellt, und ein binärer Suchalgorithmus führt eine Suche durch diese Liste durch, um den Filtergütefaktor zu finden, der eine minimale Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang ergibt. Als ein Beispiel kann ein Gütefaktor oder Q-Wert, der eine minimale Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang bei der Zielfilterfrequenz ergibt, vorteilhafterweise aus einem reduzierten Bereich von Q-Werten gefunden werden. Es hat sich gezeigt, dass die Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang eine gewisse Abhängigkeit vom Q-Wert aufweist. Beobachtungen zeigen, dass die Differenz eine Abhängigkeit zweiter Ordnung vom Q-Wert aufweist und dass diese Abhängigkeit nur ein einziges Extremum aufweist, bei dem die Differenz am kleinsten ist. Diese Beobachtung kann vom Suchalgorithmus bei der Suche nach dem bestmöglichen Gütefaktor gezielt berücksichtigt werden. Der Suchalgorithmus kann mit der Feststellung der Differenz bei einem gegebenen Ausgangs-Q-Wert beginnen und dann die Differenz für benachbarte Q-Werte ermitteln, d. h. sowohl kleinere als auch größere Q-Werte. Anhand dieser Q-Werte kann festgestellt werden, ob die minimale Differenz durch einen Q-Wert erreicht wird, der kleiner oder größer ist als der gegebene Start-Q-Wert. Durch die oben beschriebene Abhängigkeit kann so eine große Anzahl von Q-Werten unberücksichtigt bleiben und ein optimaler Q-Wert kann schneller gefunden werden, als wenn alle Q-Werte ausgewertet werden müssten. Nach der Feststellung, dass ein geeigneterer Q-Wert bei höheren oder niedrigeren Werten als dem Ausgangs-Q-Wert liegt, kann der Suchalgorithmus mit der Bewertung der Differenz bei einem Q-Wert fortfahren, der in der Mitte eines Intervalls von Q-Werten liegt, das mit dem Ausgangs-Q-Wert beginnt und in einer oberen oder unteren Grenze der anwendbaren Q-Werte des Equalizers endet. Der Suchalgorithmus kann dieses Verfahren in mehreren Schritten durchführen, um einen optimalen Q-Wert für das bei der Zielfilterfrequenz anzuwendende Filter zu ermitteln.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Minimierung innerhalb eines Filterfrequenzbereichs umfassend die Zielfilterfrequenz durchgeführt.
Die Minimierung einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang kann innerhalb des Filterfrequenzbereichs durchgeführt werden, in dem der Zielfilterfrequenzbereich liegt. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang und dem gefilterten Frequenzgang berechnet, diese Differenz quadriert und diese quadrierte Differenz innerhalb des Frequenzbereichs umfassend die Zielfilterfrequenz integriert. Der Filtergütefaktor wird dann gewählt, diese integrierte quadrierte Summe zu minimieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Auswählens einer Hilfszielfilterfrequenz innerhalb eines ausgewählten Ausschlussfrequenzbereichs, wobei die Hilfszielfilterfrequenz eine zentrale Frequenz eines Minima des lokalen Frequenzgangs innerhalb des ausgewählten Ausschlussfrequenzbereichs ist, und wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Implementierens eines mit der Hilfszielfilterfrequenz in Bezug stehenden Hilfskalibrierungsfilters in dem Equalizer umfasst.
Bereitstellen einer vollständigen Kompensation einer akustischen Null kann problematisch sein, die Durchführung einer Teilkompensation kann jedoch vorteilhaft sein. Daher kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein Hilfskalibrierungsfilter bei einer Hilfszielfilterfrequenz, die innerhalb eines Ausschlussfrequenzbereichs liegt, implementiert werden. Das Hilfskalibrierungsfilter kann ein Filter sein, das eine andere Art von Filter ist als ein Kalibrierungsfilter, in dem Sinne, dass seine Verstärkung eingeschränkt sein kann. Zum Beispiel kann ein Hilfskalibrierungsfilter eine Hilfsfilterverstärkung aufweisen, und die Größe dieser Hilfsfilterverstärkung kann auf z. B. 9 dB beschränkt sein. Die Implementierung eines Hilfskalibrierungsfilters ist nicht beschränkt sein, zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Schritte des Kalibrierungsverfahrens stattzufinden. Ein Hilfskalibrierungsfilter kann nach der Implementierung eines Kalibrierungsfilters, vor der Implementierung eines Kalibrierungsfilters oder zwischen zwei Implementierungen von Kalibrierungsfiltern implementiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens eines Eingangsaudiosignals und des Filterns des Eingangsaudiosignals unter Verwendung des Kalibrierungsfilters, um ein gefiltertes Audiosignal bereitzustellen, das von dem Lautsprechersystem wiedergegeben werden soll.
Wenn einer oder mehrere Filter in den Equalizer implementiert worden sind, kann das Lautsprechersystem als auf die akustische Umgebung in Bezug auf eine bestimmte Aufnahmeposition kalibriert angesehen werden. Das Lautsprechersystem kann dann ein beliebiges Eingangsaudiosignal empfangen und alle implementierten Filter auf dieses Eingangsaudiosignal anwenden, um ein gefiltertes Audiosignal zu erzeugen, das von einem oder mehreren Lautsprechern des Lautsprechersystems in die akustische Umgebung abgegeben werden kann. Das Eingangsaudiosignal kann zum Beispiel jede Art von Audio sein, z. B. Musik oder mit einem Kinofilm synchronisiertes Audio, ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden ein oder mehrere Schritte, ausgewählt aus den Schritten des Anlegens eines Audiotestsignals, des Aufnehmens des Audioteststons, des Bereitstellens eines lokalen Frequenzgangs, des Bereitstellens eines Zielfrequenzgangs, des Festlegens eines Differenzfrequenzgangs, des Erstellens einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, des Identifizierens eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche, des Auswählens einer Zielfilterfrequenz und des Implementierens eines Kalibrierungsfilters eine Vielzahl von Malen durchgeführt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist das Kalibrierungsverfahren der Erfindung ein iteratives Kalibrierungsverfahren, bei dem einer oder mehrere der Verfahrensschritte ein- oder mehrmals wiederholt werden, z. B. eine Vielzahl von Malen. In diesem Zusammenhang kann eine Iteration als eine Wiederholung eines oder mehrerer Schritte des Verfahrens, die auf Eingaben aus einer vorhergehenden Iteration beruhen können, verstanden werden. In einem iterativen Kalibrierungsverfahren gemäß diesen Ausführungsformen kann der Differenzfrequenzgang basierend auf der Implementierung eines Kalibrierungsfilters aktualisiert werden, und basierend auf dem aktualisierten Differenzfrequenzgang kann ein zusätzliches Kalibrierungsfilter implementiert werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Differenzfrequenzgang basierend auf dem gefilterten Frequenzgang aktualisiert werden, d. h. der gefilterte Frequenzgang wird als aktualisierter Differenzfrequenzgang verwendet. Dieser Differenzfrequenzgang kann dann als Basis für eine zusätzliche Zielfilterfrequenz dienen, wobei ein zusätzliches Kalibrierungsfilter in den Equalizer implementiert werden kann.
In diesen Ausführungsformen können die Liste der Ausschlussfrequenzbereiche und die Filterfrequenzbereiche basierend auf dem aktualisierten Differenzfrequenzgang aktualisiert werden.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird das Audiotestsignal dem Equalizer zugeführt, um ein gefiltertes Audiotestsignal zu erzeugen, basierend auf den im Equalizer implementierten Kalibrierungsfiltern. Das gefilterte Audiotestsignal kann dann von einem oder mehreren Lautsprechern des Lautsprechersystems verwendet werden, um einen gefilterten Audiotestton in der akustischen Umgebung zu erzeugen, der wiederum aufgenommen werden kann, um ein gefiltertes aufgenommenes Testsignal bereitzustellen, das als Grundlage für einen aktualisierten lokalen Frequenzgang verwendet wird. Basierend auf einem aktualisierten lokalen Frequenzgang kann ein zusätzliches Kalibrierungsfilter implementiert werden.
Iterationen des Kalibrierungsverfahrens können beliebig oft wiederholt werden, z. B. bis ein Zielfrequenzgangkriterium erfüllt ist oder eine vordefinierte Anzahl von Malen, zum Beispiel 5 Mal oder 20 Mal. Ein Zielfrequenzgangkriterium kann als ein Kriterium verstanden werden, das den gefilterten Frequenzgang bewertet, um festzustellen, ob er dem Zielfrequenzgang hinreichend ähnelt, z. B. könnte diese Bewertung feststellen, ob die Schalldruckpegeldifferenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang innerhalb eines beliebigen Filterfrequenzbereichs 3 dB übersteigt, und wenn die Differenz 3 dB übersteigt, kann ein zusätzliches Kalibrierungsfilter eingesetzt werden. Ein Zielfrequenzgangkriterium ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Durch den Einsatz eines iterativen Kalibrierungsverfahrens, bei dem mehrere Iterationen durchgeführt werden, ist es möglich, Verzerrungen in einer akustischen Umgebung in einem höheren Maße zu reduzieren, als wenn nur ein einziges Filter eingesetzt wird.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Lautsprechersystem, umfassend:

Mindestens einen Lautsprecher, einen Audioverstärker, einen Equalizer und einen Audiosignalprozessor, wobei das Lautsprechersystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.

Ein Lautsprechersystem kann als ein System verstanden werden umfassend einen oder mehrere Lautsprecher und eine oder mehrere Lautsprechertreibereinheiten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Lautsprechersystem ein einzelnes, eigenständiges Gerät, beispielsweise ein Aktivlautsprecher. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Lautsprechersystem ein verteiltes System umfassend eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Geräten, beispielsweise zwei oder mehr passive Lautsprecher, die elektrisch mit einer Lautsprechertreibereinheit, z. B. einem Verstärker, verbunden sind. Der Equalizer kann ein integraler Bestandteil des Verstärkers sein oder ein dediziertes Gerät.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindungen kann das Lautsprechersystem eingerichtet sein, ein Kalibrierungsverfahren gemäß dem Verfahren der Erfindung zu ermöglichen. Dies kann einen Equalizer erfordern, in dem Kalibrierungsfilter implementiert sein können, so dass jedes dem Lautsprechersystem zugeführte Eingangsaudiosignal durch Kalibrierungsfilter gefiltert werden kann.
Ein Lautsprechersystem gemäß der Erfindung sollte vorzugsweise einen Audiosignalprozessor umfassen. Der Audiosignalprozessor kann den Equalizer umfassen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung sind Audioverstärker und Equalizer in einem Lautsprechersystem-Controller enthalten, der auch einen Audiosignalprozessor und Mittel zum Empfang eines Eingangsaudiosignals umfassen kann.
Ein Audiosignalprozessor kann ein interner Audiosignalprozessor sein und er kann ein externer Audiosignalprozessor sein. Ein externer Audiosignalprozessor kann als ein Audiosignalprozessor verstanden werden, der in ein externes Gerät und nicht in einen Lautsprechersystemcontroller integriert ist. Ein externer Audiosignalprozessor kann dadurch gekennzeichnet sein, dass ein Lautsprechersystemcontroller unabhängig von dem externen Audiosignalprozessor ein Eingangsaudiosignal empfangen kann, das von einem oder mehreren Lautsprechern des Lautsprechersystems als Schall ausgegeben werden soll. Im Gegensatz dazu kann ein interner Audioprozessor in einen Lautsprechersystemcontroller integriert sein. Ausführungsformen der Erfindung können sowohl einen internen Audiosignalprozessor als auch einen externen Audiosignalprozessor umfassen.
Ein externer Audiosignalprozessor kann sich in einem externen Gerät befinden, d.h. in einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung, beispielsweise einem Smartphone, Laptop oder Tablet. Ein externes Gerät kann mit jedem anderen Teil des Lautsprechersystems wie dem Equalizer oder einem internen Audiosignalprozessor über beliebige Verbindungsmittel kommunizieren. Beispiele für Verbindungsmittel sind drahtgebundene Verbindungen beispielsweise eine kabelgebundene Verbindung und drahtlose Verbindungen beispielsweise eine Bluetooth-Verbindung, z. B. Bluetooth A2DP oder Bluetooth aptX, oder eine Wi-Fi-Verbindung.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst Schritte des Anlegens eines Audiotestsignals, des Aufnehmens eines Audiotesttons, des Bereitstellens eines lokalen Frequenzgangs, des Bereitstellens eines Zielfrequenzgangs, des Erzeugens einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, des Identifizierens von Filterfrequenzbereichen, des Auswählens einer Zielfilterfrequenz und des Implementierens eines Kalibrierungsfilters. Beliebige Schritte des Verfahrens der Erfindung können auf einem internen Audiosignalprozessor durchgeführt werden, und beliebige Schritte des Verfahrens können auf einem externen Audiosignalprozessor durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein externer Audiosignalprozessor den Schritt der Aufnahme eines Audiotesttons durchführen, der dann einem internen Audiosignalprozessor zur Verfügung gestellt wird, der für die Durchführung anderer Schritte des Verfahrens eingerichtet ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein externer Audiosignalprozessor einen lokalen Frequenzgang bereitstellen, einen Zielfrequenzgang bereitstellen, einen Differenzfrequenzgang erstellen, eine Liste von Ausschlussfrequenzbereichen erstellen, Filterfrequenzbereiche identifizieren und eine Zielfilterfrequenz auswählen.
Die Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, worin

1 eine akustische Umgebung illustriert, in der ein Lautsprechersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kalibriert werden kann,
2a-2b Schritte zur Bereitstellung eines Zielfrequenzganges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustrieren,
3a-3d Schritte zur Implementierung von Kalibrierungsfiltern basierend auf Analyse von Frequenzgängen gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung illustrieren,
4 ein Flussdiagramm, das das Kalibrierungsverfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, illustriert, und
5a-5b verschiedene Konfigurationen eines Lautsprechersystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung illustrieren.

Ausführliche Beschreibung
1 illustriert eine akustische Umgebung 50, z.B. einen Raum, in dem Lautsprecher 11 eines Lautsprechersystems angeordnet sind, um akustischen Schall abzustrahlen. Aufgrund der Konfiguration des Raums, d. h. der Anordnung von Wänden, Boden, Decke und möglichen Möbeln, wird der von den Lautsprechern 11 abgestrahlte Schall von einem Zuhörer/Benutzer im Raum möglicherweise nicht wie beabsichtigt wahrgenommen. Mit anderen Worten, die Akustik des Raumes beeinflusst die Wahrnehmung des Schalls im Raum, oder anders ausgedrückt, der Frequenzgang des Raumes wird durch die Konfiguration des Raumes stark beeinflusst.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird von einem lokalen Frequenzgang und einem Zielfrequenzgang gesprochen. Der lokale Frequenzgang ist der Frequenzgang des Lautsprechersystems, wie er durch die Konfiguration der akustischen Umgebung ergänzt/beeinflusst wird, und der Zielfrequenzgang ist ein Frequenzgang, der vom Hörer im Raum gewünscht wird. Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung umfassen das Bereitstellen eines lokalen Frequenzgangs und eines Zielfrequenzgangs, mit der Absicht, mindestens einen Kalibrierungsfilter zu implementieren, so dass sich ein gefilterter Frequenzgang im Vergleich zum lokalen Frequenzgang dem Zielfrequenzgang annähern kann. Der Hörer kann beschließen, das Lautsprechersystem zu kalibrieren, so dass der lokale Frequenzgang an einer Hörposition 52 so nahe wie möglich an den beabsichtigten Zielfrequenzgang herankommt.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung basiert der Zielfrequenzgang auf Aufnahmen eines Audiotesttons, und diese Aufnahmen werden an verschiedenen Aufnahmepositionen 51 innerhalb der akustischen Umgebung durchgeführt. Zum Beispiel wird an jeder der drei gezeigten Aufnahmepositionen 51 ein Audiotestton aufgenommen, um drei aufgenommene Testsignale bereit zu stellen. Jedes aufgenommene Testsignal kann dann verwendet werden, um einen Aufnahmepositionsfrequenzgang 25 zu erzeugen, so dass insgesamt drei Aufnahmepositionsfrequenzgänge bereitgestellt werden. Diese drei Aufnahmepositionsfrequenzgänge können dann gemittelt sein, um einen Zielfrequenzgang bereit zu stellen, auf dem ein Differenzfrequenzgang basiert. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die drei aufgenommenen Testsignale gemittelt werden, und ein Zielfrequenzgang kann basierend auf dem gemittelten aufgenommenen Testsignal erzeugt werden. Ein lokaler Frequenzgang kann dann basierend auf einer Aufnahme eines Audiotestsignals an einer Hörposition 52 erzeugt werden.
2a-2b illustrieren eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Zielfrequenzgang basierend auf Aufnahmen eines Audiotesttons von drei Aufnahmepositionen 51 erstellt wird.
Jede an einer Aufnahmeposition 51 durchgeführte Aufnahme wird als Basis für die Bereitstellung eines Aufnahmepositionsfrequenzgangs verwendet. In 2a sind drei Aufnahmepositionsfrequenzgänge 25 dargestellt, die aus Aufnahmen an den drei in 1 gezeigten Aufnahmepositionen 51 erhalten wurden, wobei die Aufnahmepositionen jedoch irgendwo Stelle im Raum liegen könnten, und in anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Anzahl der Aufnahmen nicht auf 3 beschränkt, sondern kann eine beliebige Anzahl von Aufnahmen sein. Wie in 2a gezeigt, unterscheiden sich die Frequenzgänge 25 der Aufnahmepositionen voneinander, was illustriert, dass der Einfluss der Konfiguration der akustischen Umgebung 50 auf den Frequenzgang für verschiedene Aufnahmepositionen 51 unterschiedlich ist. Der Aufnahmepositionsfrequenzgang 25 zeigt den Schalldruckpegel (in dB-Einheiten) als Funktion der Frequenz. In dieser Ausführungsform liegen die Frequenzen der Aufnahmepositionsfrequenzgänge 25 im Bereich von 10 Hz bis etwas mehr als 200 Hz, in anderen Ausführungsformen der Erfindung jedoch kann das Intervall der Frequenzen jedes andere Intervall sein.
2b zeigt eine Mittelung 26 der Aufnahmepositionsfrequenzgänge, die eine Mittelung der drei Aufnahmepositionsfrequenzgänge 25 ist, wie in 2a gezeigt. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Zielfrequenzgang als Mittelwert der Mittelung 26 der Aufnahmepositionsfrequenzgänge gewählt, und dieser Mittelwert 27 der Aufnahmepositionsfrequenzgänge wird innerhalb einer unteren und oberen Kalibrierungsverfahrensfrequenzgrenze 33 berechnet, die in dieser Ausführungsform bei 20 Hz und bei 200 Hz liegt, jedoch können in anderen Ausführungsformen der Erfindung diese Grenzen 33 andere Frequenzwerte annehmen.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Mittelung 26 der Aufnahmepositionsfrequenzgänge sogar direkt als Zielfrequenzgang verwendet werden. Alternativ kann in einigen Ausführungsformen ein Mittelwert der Aufnahmepositionsfrequenzgänge 27 als Basis für einen Zielfrequenzgang verwendet werden, wobei ein Mittelwert als Mittelwert über ein Intervall von Frequenzen verstanden werden kann, so dass der Mittelwert der Aufnahmepositionsfrequenzgänge 27 konstant ist, wie in 2b dargestellt.
3a-3d illustrieren Schritte zur Implementierung eines oder mehrerer Kalibrierungsfilter gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
3a zeigt einen nicht gemittelten lokalen Frequenzgang 20, der einen Frequenzgang darstellt, wie an der Hörposition 52 gemessen. Der gemessene nicht gemittelte lokale Frequenzgang 20 dieser Ausführungsform wird geglättet, um einen lokalen Frequenzgang 21 zu erhalten, der als glatte Kurve im Diagramm von 3a zu sehen ist.
Beispielsweise ist der lokale Frequenzgang 21 eine laufende Mittelung des nicht gemittelten lokalen Frequenzgangs 20, oder der lokale Frequenzgang 21 wird durch Anwendung eines Rauschfilters auf den nicht gemittelten Frequenzgang 20 erhalten. Das Frequenzgangdiagramm zeigt außerdem einen Zielfrequenzgang 22, der ein gewünschter Frequenzgang ist. Schließlich zeigt das Frequenzgangdiagramm auch einen gefilterten Frequenzgang 28, der nach Anwendung zweier Kalibrierungsfilter in einem Equalizer 14 (in der Abbildung nicht dargestellt) des Lautsprechersystems erhalten wird. Im folgenden Abschnitt wird detailliert beschrieben, wie diese beiden Kalibrierungsfilter bestimmt werden.
Ziel des Kalibrierungsverfahrens ist es, einen oder mehrere Kalibrierungsfilter zu implementieren, so dass ein gefilterter Frequenzgang 28 dem Zielfrequenzgang 22 innerhalb der Kalibrierungsverfahrensfrequenzgrenzen 33 so nahe wie möglich kommt, ohne dabei akustische Nullen zu kompensieren, die charakterisiert sind gesehen werden können als große Minima/Täler im lokalen Frequenzgang 21 äußern.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Differenzfrequenzgang 23, basierend auf einer Differenz zwischen dem lokalen Frequenzgang 21 und dem Zielfrequenzgang 22, bereitgestellt. 3b zeigt ein Frequenzgangdiagramm einschließlich dem Differenzfrequenzgang 23. In diesem Beispiel wird der Differenzfrequenzgang 23 durch Subtraktion des Zielfrequenzgangs 22 vom lokalen Frequenzgang 21 ermittelt. Als Nächstes werden innerhalb der Kalibrierungsverfahrensfrequenzgrenzen 33 eine Reihe von Frequenzbereichen identifiziert, und in dieser Ausführungsform der Erfindung werden diese basierend auf Nulldurchgängen des Differenzfrequenzgangs 23 identifiziert, d. h. basierend auf Frequenzen, bei denen der Differenzfrequenzgang 23 bei 0 dB liegt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung werden die Frequenzbereiche auf unterschiedliche Weise identifiziert.
Die Frequenzbereiche umfassen Ausschlussfrequenzbereiche 31, die mit großen Tälern/Minima im Differenzfrequenzgang 23 verbunden sind. Diese großen Täler stellen akustische Nullen dar, die durch destruktive Interferenzen von von den Lautsprechern 11 des Lautsprechersystems abgestrahltem Schall entstehen. Die Ausschlussfrequenzbereiche werden basierend auf einem Ausschlusskriterium ausgewählt. In dieser Ausführungsform ist das Ausschlusskriterium ein Kriterium basierend auf einer Schalldruckpegelschwelle 32, die -9 dB beträgt, aber in anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch andere Ausschlusskriterien verwendet werden. Wenn ein Tal im Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs 23 unter -9 dB liegt, werden die entsprechenden Frequenzbereiche 31 zu einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen hinzugefügt. Diese Liste der Ausschlussfrequenzbereiche gibt vor, welche Frequenzbereiche nicht kompensiert werden müssen, d. h. wo kein Kalibrierungsfilter eingesetzt werden sollte. Die Frequenzbereiche umfassen ferner Filterfrequenzbereiche 30, die Frequenzbereiche sind, die Maxima und Minima im Differenzfrequenzgang 23 betreffen, die jedoch nicht die größten Minima, d. h. die ausgeschlossenen Frequenzbereiche 31, betreffen. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Ausschlussfilterfrequenzbereiche 31 und die Filterfrequenzbereiche 30 als nicht überlappend oder nicht schneidend dargestellt.
3c zeigt einen nächsten Schritt des Verfahrens, bei dem eine Zielfilterfrequenz 41 ausgewählt wird. Das Diagramm basiert auf demselben Diagramm wie in 2b gezeigt. Die Zielfilterfrequenz 41 wird basierend auf dem größten absoluten Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs 23 innerhalb der Kalibrierverfahrensfrequenzgrenzen 33 ausgewählt. Wie zu sehen, gehört diese Zielfilterfrequenz nicht zu einem Ausschlussfilterfrequenzbereich 31, wie in 3b identifiziert. Die Zielfilterfrequenz gibt eine zentrale Frequenz für ein zu implementierendes Kalibrierungsfilter 40 vor - in diesem Beispiel ist das zu implementierende Filter ein digitales Biquad-Filter. Typischerweise ist ein solches Kalibrierungsfilter durch eine zentrale Filterfrequenz, oder Zielfilterfrequenz 41, eine Filterverstärkung und einen Filtergütefaktor gekennzeichnet. Die Zielfilterfrequenz 41 wird als die Frequenz verwendet, bei der ein Kalibrierungsfilter implementiert werden soll.
Der Effekt des Kalibrierungsfilters 40 ist, den Differenzfrequenzgang 23 bei der Zielfilterfrequenz 41 so weit wie möglich zu reduzieren, d. h. sicherzustellen, dass der Differenzfrequenzgang 23 so nahe wie möglich bei 0 dB liegt. Das Kalibrierungsfilter 40 ist durch eine Filterverstärkung 42 gekennzeichnet, die in dieser Ausführungsform der Erfindung auf eine Magnitude eingestellt ist, die der Magnitude der zu filternden Maxima entspricht. Man beachte, dass die Filterverstärkung 42 der Magnitude der Maxima im zu korrigierenden Differenzfrequenzgang 23 entgegengesetzt ist. Das Kalibrierungsfilter 40 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass es einen Gütefaktor umfasst, der ein Verhältnis der Filterverstärkung 42 zu einer Bandbreite des Filters ist. In dieser Ausführungsform entspricht ein Kalibrierungsfilter 40 mit einem hohen Gütefaktor einem schmalen Filter in der Frequenz, und ein Kalibrierungsfilter mit einem niedrigen Gütefaktor entspricht einem breiten Filter in der Frequenz. Die Filterverstärkung 42 und Filtergütefaktor werden gewählt, eine Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang 24 und dem Zielfrequenzgang 22 zu minimieren.
3c zeigt den Effekt der Implementierung des Kalibrierungsfilters 40 bei der Zielfilterfrequenz 41. Ein gefilterter Differenzfrequenzgang 24 ist als Ergebnis der Implementierung des Kalibrierungsfilters 40 dargestellt. Die Abbildung zeigt, dass das Filter den Differenzfrequenzgang 23 lokal bei der Zielfilterfrequenz 41 und bei Frequenzen in unmittelbarer Nähe der Zielfilterfrequenz 41 tatsächlich reduziert hat.
Das Kalibrierungsverfahren findet also eine bevorzugte Filterverstärkung 42 und Filtergütefaktor basierend auf einer Minimierungsprozedur, die ein Minimum in der Differenz zwischen einem resultierenden gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang anstreben, und implementieren ein entsprechendes Kalibrierungsfilter 40 in einem Equalizer des Lautsprechersystems. Eine Frequenzdarstellung des implementierten Kalibrierungsfilters 40 ist in der Abbildung gezeigt. Durch Subtraktion der Frequenzdarstellung des Kalibrierungsfilters 40 vom Differenzfrequenzgang 23 wird ein auf einem gefilterten Frequenzgang 24 basierender Differenzfrequenzgang erhalten, der in der Nähe der Zielfilterfrequenz näher bei einem Schalldruckpegel von Null liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein zusätzliches Kalibrierungsfilter 40 implementiert. In 3d ist gezeigt, wie ein solches zusätzliches Kalibrierungsfilter 40 bei einer neuen Zielfilterfrequenz 41 knapp unterhalb von 50 Hz implementiert ist. Da diese Zielfilterfrequenz 41 einem Minimum des Differenzfrequenzgangs 23 zugeordneten Filterfrequenzbereich 30 zugeordnet ist, und dieses Minimum einen Schalldruckpegel aufweist, der nicht unterhalb der Schalldruckpegelschwelle 32 liegt, d.h. nicht einem Ausschlussfrequenzbereich zugeordnet ist, kann ein Kalibrierungsfilter 40 angewendet werden.
Das Kalibrierungsfilter 40 von 3d wird in ähnlicher Weise bestimmt wie das in 3c gezeigte Kalibrierungsfilter, jedoch verwendet dieses Kalibrierungsfilter 40 eine kleinere Filterverstärkung 42, da das zu korrigierende Minimum im Differenzfrequenzgang 23 eine kleinere Amplitude hat als die Amplitude des Maximums, das mit dem vorherigen Kalibrierungsfilter kompensiert wurde. Außerdem wird das Filter mit einer positiven Verstärkung arrangiert, da die zu korrigierende Spitze ein Minimum und nicht wie beim vorherigen Filter ein Maximum ist.
Nachdem die beiden Kalibrierungsfilter 40 implementiert wurden, wird ein gefilterte Frequenzgang 28 erhalten (siehe 3a). Wie in 3a zu sehen ist, liegt der gefilterte Frequenzgang 28 bei den für die beiden Kalibrierungsfilter verwendeten Zielfilterfrequenzen näher am Zielfrequenzgang 22 als der lokale Frequenzgang 21. In anderen Ausführungsformen der Erfindung werden zusätzliche Kalibrierungsfilter implementiert, so dass der gefilterte Frequenzgang 28 noch näher an den Zielfrequenzgang 22 herankommen kann.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Vielzahl von Kalibrierungsfiltern 40 im Equalizer des Lautsprechersystems implementiert sind, kann ein gefilterter Frequenzgang 28, der nach Implementierung nach einem ersten Kalibrierungsfilter 40 erhalten wird, als neuer lokaler Frequenzgang verwendet werden, und aus diesem neuen lokalen Frequenzgang wird ein neuer Differenzfrequenzgang durch Subtraktion mit demselben Zielfrequenzgang berechnet. Der neu erhaltene Differenzfrequenzgang wird dann in ähnlicher Weise wie oben beschrieben analysiert, ein neues Kalibrierungsfilter wird in den Equalizer implementiert und ein neuer gefilterter Frequenzgang wird erhalten. Das Verfahren kann somit als ein rekursives Verfahren angesehen werden, bei dem ein gefilterter Frequenzgang als Eingabe (als ein lokaler Frequenzgang) verwendet wird und ein verbesserter gefilterter Frequenzgang, der näher am Zielfilterfrequenzgang liegt, erhalten wird.
4 illustriert ein Flussdiagramm, das ein Kalibrierungsverfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschreibt.
Zunächst wird den Lautsprechern 11 des Lautsprechersystems, das sich in einer akustischen Umgebung 50 befindet, ein Audiotestsignal S1 zugeführt. In einem nächsten Schritt S2 emittiert die Lautsprecher 11 einen korrespondierenden Audiotestton, der von einem Mikrofon 12 einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung aufgenommen wird, um ein aufgenommenes Testsignal bereitzustellen (Schritt S3). Die elektronische Verarbeitungsvorrichtung in dieser Ausführungsform kann ein Smartphone sein, jedoch können auch andere elektronische Verarbeitungsvorrichtungen wie Tablets oder Computer wie Laptops in anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden. Basierend auf dem Audiotestsignal (Schritt S1) und dem aufgenommenen Testsignal (Schritt S3) wird ein lokaler Frequenzgang S4 bereitgestellt. Zusätzlich wird in einem Schritt S5 ein Zielfrequenzgang bereitgestellt. Der Zielfrequenzgang in diesem Beispiel basiert auf zusätzlichen Aufnahmen des Audiotestsignals, die an verschiedenen Aufnahmepositionen 51 innerhalb der akustischen Umgebung 50 durchgeführt wurden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird der Zielfrequenzgang 22 basierend auf einem Hilfsaudiotestton bereitgestellt, bei dem es sich um einen Ton handeln kann, der von einem oder mehreren Lautsprechern 11 emittiert wird und sich vom Audiotestton unterscheidet. In noch anderen Ausführungsformen der Erfindung wird der Zielfrequenzgang 22 basierend auf dem lokalen Frequenzgang 21 und/oder einem vorprogrammierten Frequenzgang bereitgestellt.
Als nächstes wird in einem Schritt S6 ein Differenzfrequenzgang 23 basierend auf einer Differenz zwischen dem in Schritt S4 bereitgestellten lokalen Frequenzgang 21 und dem in Schritt S5 bereitgestellten Zielfrequenzgang 22 ermittelt. Basierend auf dem Differenzfrequenzgang 23 werden in einem Schritt S7 die Filterfrequenzbereiche 30 und in einem Schritt S8 die Ausschlussfrequenzbereiche 31 ermittelt.
Als nächstes wird in einem Schritt S9 eine Zielfilterfrequenz 41 innerhalb eines der identifizierten Filterfrequenzbereiche 30 ausgewählt. Danach wird in einem Schritt S10 ein Kalibrierungsfilter 40 bei die Zielfilterfrequenz 41 konfiguriert. Der Schritt des Konfigurierens des Kalibrierungsfilters 40 umfasst das Auswählen einer geeigneten Filterverstärkung 42 und eines Gütefaktors, so dass das Kalibrierungsfilter einen gefilterten Frequenzgang 28 bereitstellen kann, der dem Zielfrequenzgang 22 bei der Zielfilterfrequenz 41 am nächsten kommt. Dieser Schritt der Konfiguration des Kalibrierungsfilters 40 durch Auswahl eines geeigneten Gütefaktors wird basierend auf einer Minimierungsprozedur durchgeführt, die nach dem Gütefaktor sucht, für den die Differenz zwischen dem resultierenden gefilterten Frequenzgang 28 und dem Zielfrequenzgang 22 so weit wie möglich minimiert wird. Das Minimierungsverfahren wird durch einen Suchalgorithmus durchgeführt, der nach einem optimalen Gütefaktor bzw. Q-Wert sucht. In diesem Beispiel basiert das Kalibrierungsfilter 40 auf einem digitalen Biquad-Filter. So wird in Schritt S11 ein gefilterter Frequenzgang basierend auf dem konfigurierten Kalibrierungsfilter 40 bereitgestellt.
Anschließend wird das konfigurierte Kalibrierungsfilter 40 in einem Equalizer des Lautsprechersystems in einem Schritt S12 implementiert.
Einige Ausführungsformen der Erfindung basieren auf Iterationen einiger der zuvor genannten Schritte, und diese Ausführungsformen betreffen die Implementierung einer Vielzahl von Kalibrierungsfiltern 40. In einigen dieser Ausführungsformen wird, nachdem ein gefilterter Frequenzgang bereitgestellt wurde (Schritt S11), der Differenzfrequenzgang S6 aktualisiert, indem der Differenzfrequenzgang, der in Schritt S6 bereitgestellt wurde, auf einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang, der in Schritt S5 bereitgestellt wurde, und dem gefilterten Frequenzgang, der in Schritt S11 bereitgestellt wurde, basiert, anstatt auf einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang, der in Schritt S5 bereitgestellt wurde, und dem lokalen Frequenzgang, der in Schritt S4 bereitgestellt wurde. Basierend hierauf kann ein neuer Satz von Filterparametern gefunden werden, ein zusätzliches Kalibrierungsfilter kann in den Equalizer implementiert werden, und der gefilterte Frequenzgang kann aktualisiert werden. Dieser Vorgang kann iterativ beliebig oft wiederholt werden.
Wenn ein oder mehrere Kalibrierungsfilter in den Equalizer implementiert wurden, ist das Lautsprechersystem bereit, in einem Schritt S13 ein Eingangsaudiosignal 60 zu empfangen, das gemäß dem einen oder den mehreren Kalibrierungsfiltern 40, die in den Equalizer des Lautsprechersystems implementiert sind, gefiltert wird, um ein gefiltertes Audiosignal bereitzustellen, das von einem oder mehreren Lautsprechern 11 als Schall emittiert wird. Dadurch wird eine Wiedergabe eines Eingangsaudiosignals 60 erzielt, die die Akustik der akustischen Umgebung 50 berücksichtigt, ohne die Lautsprecher 11 zu übersteuern, um akustische Nullen in der akustischen Umgebung 50 zu kompensieren.
5a-b illustrieren Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Benutzer 70 des Lautsprechersystems eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung, z.B. ein Smartphone-Gerät 18, zur Steuerung des Kalibrierungsverfahrens, wie oben im Detail beschrieben, verwenden kann.
Wie in 5a zu sehen ist, umfasst das Lautsprechersystem einen Lautsprechersystem-Controller 19, der Verstärker 13, einen Equalizer 14 und einen internen Audiosignalprozessor 15 umfasst. Der Lautsprecher-Controller 19 ist angeordnet, ein im Equalizer 14 zu filterndes, in den Verstärkern 13 zu verstärkendes und von den Lautsprechern 11 auszugebendes Eingangsaudiosignal 60 zu empfangen.
In dieser Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Kalibrierungsverfahren von einem Benutzer 70 über ein Smartphone-Gerät 18 gesteuert. Der Benutzer 70 des Lautsprechersystems initialisiert das Kalibrierungsverfahren mithilfe eines Smartphone-Geräts 18, z.B. durch Drücken einer Taste auf einem Bildschirm des Smartphone-Geräts 18. Die Anweisung zur Initialisierung des Kalibrierungsverfahrens kann ist von einer Kommunikationsschnittstelle 17 des Lautsprechersystem-Controllers 19 empfangen werden, was eine drahtlose Kommunikation mit dem Smartphone-Gerät 18 ermöglicht. Das Smartphone-Gerät 18 kann den Benutzer 70 auffordern, sich an einer oder mehreren Aufnahmepositionen 51 (nicht dargestellt) innerhalb der akustischen Umgebung 50 zu positionieren, um einen Zielfrequenzgang 22 zu erstellen, indem ein oder mehrere Aufnahmepositionsfrequenzgänge 25 durch Aufnahmen eines Audiotesttons mithilfe des Mikrofons 12 des Smartphone-Geräts 18 ermittelt werden.
Das Smartphone-Gerät 18 fordert dann den Benutzer 70 auf, sich an einer Hörposition 52 zu positionieren, die repräsentativ für eine Position ist, an der der Benutzer typischerweise positioniert ist, wenn er Ton, z. B. Musik, aus dem Lautsprechersystem anhört. Basierend auf einer Aufnahme eines Audiotestsignals durch das Smartphone-Gerät 18 wird ein lokaler Frequenzgang 21 erzeugt, und das Verfahren fährt mit der Implementierung eines Kalibrierungsfilters 40 in den Equalizer 14 des Lautsprechersystems fort, wie oben beschrieben.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung unterscheidet sich das Audiotestsignal oder Hilfsaudiotestsignal, das für die Ermittlung von Aufnahmepositionsfrequenzgängen 25 zur Ermittlung eines Zielfrequenzgangs 22 verwendet wird, von dem Audiotestton, der verwendet wird, um den lokalen Frequenzgangs 21 zu erhalten.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird der Zielfrequenzgang auf eine andere Weise bereitgestellt, wie auch auf der Basis eines vorprogrammierten Frequenzgangs, den der Benutzer 70 auf dem Smartphone-Gerät 18 auswählen kann. Zum Beispiel kann der Benutzer auf dem Smartphone-Gerät einen vorprogrammierten Frequenzgang auswählen, der für eine bestimmte Art von Musik geeignet ist, und dieser vorprogrammierte Frequenzgang kann dann auf der Basis von Aufnahmen an einen Zielfrequenzgang angepasst werden.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst das Smartphone-Gerät 18 einen externen Audiosignalprozessor 16 (extern zum Lautsprechersystem), angeordnet, die Verarbeitung von vom Mikrofon 12 aufgenommenem Schall durchzuführen. Die Schritte des Verfahrens, wie oben beschrieben, können in beliebiger Weise zwischen dem externen Audiosignalprozessor 16 und dem internen Audiosignalprozessor 15 durchgeführt werden. In Ausführungsformen verwendend mehrere Prozessoren, wie in 5a gezeigt, sind die Prozessoren kommunikativ verbunden, z. B. umfassen sowohl das Smartphone-Gerät 18 als auch der Lautsprechersystem-Controller 19 eine Kommunikationsschnittstelle 17, die eine drahtlose Kommunikation zwischen den Geräten ermöglicht.
Der Verfahrensschritt, der einen Differenzfrequenzgang 21 erstellt, kann in einigen Ausführungsformen mit dem Smartphone-Gerät 18 und in einigen anderen Ausführungsformen mit dem Lautsprechersystem-Controller 19 durchgeführt werden.
5b zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Lautsprechersystem einen einzelnen aktiven Lautsprecher 80 umfasst. Der aktive Lautsprecher 80 umfasst einen Audioverstärker 13, einen Equalizer 14, einen internen Audiosignalprozessor 15 und eine Wandlereinheit 81, die die Komponente des aktiven Lautsprechers ist, die ein Audiosignal in akustischen Schall umwandelt, indem sie z.B. eine Lautsprechermembran verwendet, die von einer Schwingspule betätigt wird. Er umfasst ferner eine Kommunikationsschnittstelle 17, die die Kommunikation mit einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung, z. B. einem Smartphone-Gerät 18, das von einem Benutzer 70 des Lautsprechersystems gesteuert wird, ermöglicht. Der aktive Lautsprecher kann somit in ähnlicher Weise funktionieren wie das in der Ausführungsform von 5a beschriebene Lautsprechersystem, und das Verfahren zur Implementierung von Kalibrierungsfiltern 40 in den Equalizer 14 ist identisch.
In der in 5b gezeigten Ausführungsform können die Schritte des Verfahrens der Erfindung in beliebiger Weise auf einen externen Audiosignalprozessor 16 des Smartphone-Geräts 18 und einen internen Audiosignalprozessor 15 des aktiven Lautsprechers 80 verteilt werden. Beispielsweise kann die Kalibrierung durch den Benutzer initialisiert werden, und der Audiotestton kann durch ein Mikrofon 12 des Smartphone-Geräts 18 aufgenommen werden, um ein aufgenommenes Testsignal zu erzeugen, das an den internen Audiosignalprozessor 15 des aktiven Lautsprechers 80 übermittelt wird, in dem die verbleibenden Schritte des Verfahrens durchgeführt werden, um schließlich mindestens ein Kalibrierungsfilter in dem Equalizer 14 zu implementieren.
In einigen iterativen Ausführungsformen der Erfindung wird vor jeder Implementierung eines Kalibrierungsfilters ein Audiotestsignal an das Lautsprechersystem angelegt.
Liste der Bezugszeichen:

11: Lautsprecher
12: Mikrofon
13: Audioverstärker
14: Equalizer
15: interner Audiosignalprozessor
16: externer Audiosignalprozessor
17: Kommunikationsschnittstelle
18: Smartphone-Gerät
19: Lautsprechersystem-Controller
20: nicht gemittelter lokaler Frequenzgang
21: lokaler Frequenzgang
22: Zielfrequenzgang
23: Differenzfrequenzgang
24: gefilterter Differenzfrequenzgang
25: Aufnahmepositionsfrequenzgang
26: Mittelwert der Aufnahmepositionsfrequenzgänge
27: Mittelwert der Aufnahmepositionsfrequenzgänge
28: gefilterter Frequenzgang
30: Filterfrequenzbereich
31: Ausschlussfrequenzbereich
32: Schalldruckpegelschwelle
33: Kalibrierungsverfahrensfrequenzgrenze
40: Kalibrierungsfilter
41: Zielfilterfrequenz
42: Amplitude der Filterverstärkung
50: akustische Umgebung
51: Aufnahmeposition
52: Hörposition
60: Eingangsaudiosignal
70: Benutzer
80: aktiver Lautsprecher
81: Wandlereinheit
S1-S13: Schritte des Kalibrierungsverfahrens im Flussdiagramm

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Lautsprechersystems in einer akustischen Umgebung (50); wobei das Lautsprechersystem mindestens einen Lautsprecher (11), einen Audioverstärker (13), einen Equalizer (14) und einen Audiosignalprozessor (15, 16) umfasst; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: S2: Anlegen eines Audiotestsignals an das Lautsprechersystem, um einen Audiotestton in der akustischen Umgebung (50) zu erzeugen, S3: Aufnehmen des Audiotesttons an einer Hörposition (52) in der akustischen Umgebung (50), um ein aufgenommenes Testsignal zu erhalten, und S4: Bereitstellen eines lokalen Frequenzgangs (21) basierend auf dem aufgenommenen Testsignal; S5: Bereitstellen eines Zielfrequenzgangs (22) für den mindestens einen Lautsprecher (11) in der akustischen Umgebung (50); S6: Erstellen eines Differenzfrequenzgangs (23) basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang (22) und dem lokalen Frequenzgang (21); S7: Erzeugen einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, die Minima des lokalen Frequenzgangs (21) zugeordnet sind, basierend auf einem Ausschlusskriterium; S8: Identifizieren eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche, die Minima und/oder Maxima des Differenzfrequenzgangs (23) zugeordnet sind, wobei sich die Filterfrequenzbereiche nicht mit den Ausschlussfrequenzbereichen überlappen; S9: Auswählen einer Zielfilterfrequenz (41), ausgewählt aus den identifizierten Filterfrequenzbereichen; und S10: Implementieren eines mit der Zielfilterfrequenz (41) in Beziehung stehenden Kalibrierungsfilters (40) in dem Equalizer (14), um einen gefilterten Frequenzgang bereitzustellen, wobei das Kalibrierungsfilter (40) angeordnet ist, eine Differenz zwischen dem gefilterten Frequenzgang und dem Zielfrequenzgang (22) zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufnehmens des Audiotesttons an einer Hörposition (52) in der akustischen Umgebung (50) das Aufnehmen des Audiotesttons unter Verwendung einer elektronischen Verarbeitungsvorrichtung (18) umfassend ein Mikrofon (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Zielfrequenzgang (22) auf einem vorbestimmten Frequenzgang basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zielfrequenzgang (22) von einem Benutzer (70) des Lautsprechersystems definiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zielfrequenzgang (22) auf einer Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei es die Aufnahme eines Hilfsaudiotesttons eine Abstandsmessung ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Zielfrequenzgang (22) auf einer Vielzahl von Aufnahmen des Hilfsaudiotesttons basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Hilfsaudiotestton der Audiotestton ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausschlusskriterium eine Schalldruckpegelschwelle (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs (21) zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugewiesen wird, wenn ein Absolutwert eines Schalldruckpegels des Differenzfrequenzgangs (23) die Schalldruckpegelschwelle (32) innerhalb des Frequenzbereichs überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Schalldruckpegelschwelle (32) ein Schwellenwert im Bereich von 2 dB bis 20 dB ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs (21) zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugeordnet wird, wenn eine dem Minimum zugeordnete Frequenzbreite einen Frequenzbreitenschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Frequenzbereich, der einem Minimum des lokalen Frequenzgangs (21) zugeordnet ist, der Liste der Ausschlussfrequenzbereiche zugeordnet wird, wenn ein integrierter dem Minimum zugeordneter Schalldruckpegel einen Schwellenwert für den integrierten Schalldruckpegel überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ausschlusskriterium ein Frequenzintervall umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Frequenzintervall Frequenzen im Bereich von 10 Hz bis 500 Hz umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endpunkte der Ausschlussfrequenzbereiche auf Nulldurchgängen des Differenzfrequenzgangs (23) basieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endpunkte der Filterfrequenzbereiche auf Nulldurchgängen des Differenzfrequenzgangs (23) basieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zielfilterfrequenz (41) innerhalb eines ausgewählten Filterfrequenzbereichs des einen oder der mehreren Filterfrequenzbereiche liegt und eine zentrale Frequenz eines Maximums oder Minimums des Differenzfrequenzgangs (23) innerhalb des ausgewählten Filterfrequenzbereichs ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierungsfilter (40) ein Filter mit unendlicher Impulsantwort ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierungsfilter (40) ein Biquad-Filter ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierungsfilter (40) eine Filterverstärkung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Filterverstärkung auf einem Schalldruckpegel des Differenzfrequenzgangs (23) bei der Zielfilterfrequenz (41) basiert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kalibrierungsfilter (40) einen Filtergütefaktor umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Filtergütefaktor basierend auf einer Minimierung einer Differenz zwischen dem Zielfrequenzgang (22) und dem gefilterten Frequenzgang ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Minimierung innerhalb eines Filterfrequenzbereichs (30) durchgeführt wird, der die Zielfilterfrequenz (41) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Minimierung durch einen Suchalgorithmus durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Auswählens einer Hilfszielfilterfrequenz innerhalb eines ausgewählten Ausschlussfrequenzbereichs umfasst, und wobei die Hilfszielfilterfrequenz eine zentrale Frequenz eines Minima des lokalen Frequenzgangs (21) innerhalb des ausgewählten Ausschlussfrequenzbereichs ist, und wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Implementierens eines mit der Hilfszielfilterfrequenz in Beziehung stehenden Hilfskalibrierungsfilters in dem Equalizer (14) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens eines Eingangsaudiosignals (60) und des Filterns des Eingangsaudiosignals (60) unter Verwendung des Kalibrierungsfilters (40) umfasst, um ein gefiltertes Audiosignal bereitzustellen, das von dem Lautsprechersystem wiedergegeben werden soll.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere Schritte, ausgewählt aus den Schritten des Anlegens (S2) eines Audiotestsignals, des Aufnehmens (S3) des Audiotestsignals, des Bereitstellens (S4) eines lokalen Frequenzgangs (21), des Bereitstellens (S5) eines Zielfrequenzgangs (22), des Erstellens (S6) eines Differenzfrequenzgangs (23), des Erzeugens (S7) einer Liste von Ausschlussfrequenzbereichen, des Identifizierens (S8) eines oder mehrerer Filterfrequenzbereiche, des Auswählens (S9) einer Zielfilterfrequenz (41) und des Implementierens (S10) eines Kalibrierungsfilters (40), mehrmals durchgeführt werden.
Lautsprechersystem umfassend: mindestens einen Lautsprecher (11), einen Audioverstärker (13), einen Equalizer (14) und einen Audiosignalprozessor (15, 16), wobei das Lautsprechersystem eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.