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EP2754151B1 - Vorrichtung, verfahren und elektroakustisches system zur nachhallzeitverlängerung - Google Patents

Vorrichtung, verfahren und elektroakustisches system zur nachhallzeitverlängerung Download PDF

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Publication number
EP2754151B1
EP2754151B1 EP12756411.0A EP12756411A EP2754151B1 EP 2754151 B1 EP2754151 B1 EP 2754151B1 EP 12756411 A EP12756411 A EP 12756411A EP 2754151 B1 EP2754151 B1 EP 2754151B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
virtual
wave field
field synthesis
loudspeaker
synthesis information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12756411.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2754151A1 (de
EP2754151B2 (de
Inventor
René RODIGAST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47710586&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2754151(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2754151A1 publication Critical patent/EP2754151A1/de
Publication of EP2754151B1 publication Critical patent/EP2754151B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2754151B2 publication Critical patent/EP2754151B2/de
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/08—Arrangements for producing a reverberation or echo sound
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/08—Arrangements for producing a reverberation or echo sound
    • G10K15/12—Arrangements for producing a reverberation or echo sound using electronic time-delay networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/13—Application of wave-field synthesis in stereophonic audio systems

Definitions

  • the present invention relates to a device, a method and an electroacoustic system for reverberation time extension.
  • a room is not optimal for different applications from an acoustic point of view. So a musical performance usually requires some reverb to sound good. On the other hand, speakers are sometimes incomprehensible when the room is too reverberant. An adjustment of the reverberation time with the help of a public address system is therefore useful.
  • electroacoustic systems for reverberation time extension can be used. Such systems can either be e.g. be retrofitted into an existing concert hall. Likewise, however, it may be useful to begin with the construction and construction of corresponding buildings and halls, e.g. in trade fair construction, to provide an electroacoustic system for reverberation time extension and to include it in the planning of the building. Also in the context of audio playback for entertainment purposes, a reverberation time extension may be desirable.
  • Wave Field Synthesis was researched at the TU Delft and first presented in the late 1980s ( Berkhout, AJ; de Vries, D .; Vogel, P .: Acoustic control by wave-field synthesis. JASA 93, 1993 ).
  • the advantage of this technique is in particular that a natural spatial sound impression over a large area of the playback room is possible.
  • the direction and distance of sound sources are reproduced very accurately.
  • virtual sound sources can even be positioned between the real speaker array and the listener.
  • wave field synthesis is based on the principle of Huygens, according to which wavefronts can be formed and built up by superimposing elementary waves. After mathematically exact theoretical description, infinitely many sources in infinitely small distance would have to be used for the generation of the elementary waves. Practically, however, many speakers are finally used at a finite distance from each other. Each of these speakers is driven according to the WFS principle with an audio signal from a virtual source having a particular delay and a certain level. Levels and delays are usually different for all speakers.
  • a wave field synthesis system operates on the Huygens principle and reconstructs a given waveform, for example, of a virtual source located at a certain distance from a listener by a plurality of single waves.
  • the wave-field synthesis algorithm thus obtains information about the actual position of a single loudspeaker from the loudspeaker array and then calculates a component signal for this single loudspeaker that this loudspeaker ultimately has to emit, so that the listener can superimpose the loudspeaker signal from one loudspeaker to the loudspeaker signals from the other active loudspeaker Speaker performs a reconstruction in that the listener has the impression that he is not "sonicated" by many individual speakers, but only from a single speaker at the position of the virtual source.
  • each virtual source for each loudspeaker that is, the component signal of the first virtual source for the first loudspeaker, the second virtual source for the first loudspeaker, etc.
  • the contribution from each virtual source for each loudspeaker is calculated to then add up the component signals finally get the actual speaker signal.
  • superimposing the loudspeaker signals of all the active loudspeakers on the listener would mean that the listener does not feel that he is being sonicated by a large array of loudspeakers, but that the sound he hears is merely from three sound sources positioned at specific positions, which are equal to the virtual sources.
  • the calculation of the component signals usually takes place in practice by applying a delay and a scaling factor to the audio source assigned to a virtual source, depending on the position of the virtual source and the position of the loudspeaker, at a specific point in time in order to obtain a delayed and / or scaled audio signal to obtain a virtual source that directly represents the loudspeaker signal when there is only one virtual source, or that after addition of other component signals for the considered loudspeaker from other virtual sources then contributes to the loudspeaker signal for the considered loudspeaker.
  • Typical wave field synthesis algorithms operate regardless of how many speakers are present in the speaker array.
  • the underlying theory of Wave Field Synthesis is that any sound field can be accurately reconstructed by an infinite number of individual speakers, with the individual individual speakers arranged infinitely close to each other. In practice, however, neither the infinite number nor the infinitely close arrangement will be realized. Instead, there are a limited number of speakers, which are also arranged at certain predetermined distances from each other. Thus, in real systems, only an approximation to the actual waveform that would occur if the virtual source were actually present, would be a real source.
  • Wave field synthesis devices are also capable of replicating several different types of sources.
  • a prominent source form is the point source, where the level decreases proportionally 1 / r, where r is the distance between a listener and the position of the virtual source.
  • Another source form is a source that emits plane waves.
  • the level remains constant regardless of the distance to the listener, since plane waves can be generated by point sources, which are arranged at an infinite distance.
  • Wave Field Synthesis is referred to the problems of rendering stereophonic sound sources and integrating different signal and test configurations to give a comprehensive insight and overview of the sound recording and reproduction process.
  • the object of the present invention is therefore to provide improved concepts for devices, methods and electroacoustic systems for reverberation time extension.
  • the object of the present invention is achieved by a device according to claim 1, a method according to claim 12, a computer program according to claim 13, an electroacoustic system according to claim 14 and a method according to claim 15.
  • the invention provides a device for reverberation time extension.
  • the apparatus comprises a wave field synthesis information calculation module and a signal processor for generating a plurality of audio output signals for a plurality of loud speakers based on a plurality of audio input signals, and based on the wave field synthesis information, the audio signals being received from a plurality of microphones.
  • the device comprises an operating unit for determining a virtual position of one or more virtual walls.
  • the wave field synthesis information calculation module is configured to calculate the wave field synthesis information based on the virtual position of the one or more virtual walls.
  • the virtual position can be set by the operating unit for at least one of the virtual walls.
  • the acoustic amplification is also achieved by a regenerative effect, which consists in that the output via speakers generated audio output signals are picked up again by the microphones and thus enter into the generation of the audio output signals at a later date.
  • an apparatus and method for generating an acoustic spatial magnification wherein distributed microphones detect relevant sound sources and the acoustic environment and reproduce this with respect to fixed or dynamic virtual source positions via a wave field synthesis system.
  • the invention is based on the concept that the virtual sources are generated in an algorithm based on wave field synthesis.
  • the invention describes a method in which by means of distributed microphones in the room to be sounded, the acoustics of the room is detected with the sources to be amplified and a AD converter Processing system is supplied.
  • the processing system may consist of software in which the signal is first processed via filters, and then processed in a wave field synthesis algorithm to an object-based sound source, which in turn is processed via filters, to then be played over a wave field synthesis system. Due to the possibilities of wave field synthesis, the acquired room signals can now be positioned as desired and can be moved as "virtual walls" as desired. As a result, individual room geometries can be generated.
  • the recorded space signals are typically represented as plane waves and thus correspond to the acoustic effect of a wall. Not only can this virtual wall be moved, it can also be changed in angle, directly affecting the reflection patterns of the sound sources.
  • the wave field synthesis information calculation module is configured to calculate delay values and amplitude factor values as wave field synthesis information.
  • the delay value indicates the delay by which one of the audio input signals is delayed at one of the speakers.
  • the amplitude factor value indicates by what factor the amplitude of one of the audio input signals is modified to obtain a modified signal output at one of the speakers.
  • the wave field synthesis information calculation module may be configured to calculate a delay value and an amplitude factor value for each speaker-virtual wall pair at a time, wherein a speaker-virtual wall pair, a pair of one of the speakers and one of the virtual walls is.
  • the wave field synthesis information calculation module is configured to apply the delay value and the amplitude factor value to a speaker-virtual wall pair based on the distance from the speaker and the virtual wall of the speaker-virtual wall pair to calculate.
  • the wave field synthesis information calculation module may be configured to set the delay value of a speaker virtual wall pair the larger the distance between the speaker and the virtual wall.
  • the wave field synthesis information calculation module may be configured to set the amplitude factor value of a speaker-virtual wall pair the smaller the distance between the speaker and the virtual wall.
  • the operating unit is designed so that at least one of the virtual walls is displaceable from a first virtual position to a second virtual position, so that the virtual wall can be displaced in any desired parallel position relative to its first position.
  • the operating unit can be designed such that at least one of the virtual walls is displaceable from a first virtual position to a second virtual position, so that the virtual wall can be displaced in any rotationally opposite its first position.
  • the operating unit is designed so that the virtual position can be set by the operating unit for all of the virtual walls.
  • the operating unit can be designed such that each of the virtual walls can be displaced from a first virtual position to a second virtual position. so that each virtual wall is arbitrarily parallel and rotatable relative to its first position.
  • the reverberation time extension apparatus may include a parametric filter for filtering resonant frequencies.
  • an electroacoustic reverberation time extension system comprising a plurality of microphones, a reverberation time extension apparatus according to any one of the above-described embodiments, and a loudspeaker array of a plurality of loud speakers.
  • the plurality of microphones are configured to generate a plurality of audio input signals fed to the reverberation time extension apparatus, and wherein the plurality of loudspeakers of the loudspeaker array are adapted to receive and feed the audio output signals from the reverberation time extension apparatus Play audio output signals.
  • Fig. 1 shows a device for reverberation time extension according to one embodiment.
  • the apparatus includes a wave field synthesis information calculation module 110. Further, the apparatus includes a signal processor 120 for generating a plurality of audio output signals y 1 , y 2 ,..., Y n for a plurality of loud speakers (not shown) based on a plurality of audio input signals s 1 , s 2 , ..., s n picked up by a plurality of microphones (not shown) and based on the wave field synthesis information. Furthermore, the device comprises an operating unit 130 for determining a virtual position of one or more virtual walls.
  • the wave field synthesis information calculation module 110 is configured to calculate the wave field synthesis information WS inf based on the virtual position of the one or more virtual walls. In this case, its virtual position can be set by the operating unit for at least one of the virtual walls.
  • the wave field synthesis information calculation module 110 and the signal processor 120 may be implemented in one module (a wave field synthesis module).
  • Fig. 2 an embodiment of the interaction of the module for calculating wave field synthesis information and the signal processor set forth.
  • the wave field synthesis information calculation module 210 and the signal processor 220 are shown by dashed lines.
  • the wave field synthesis information calculation module 210 and the signal processor 220 have a highly parallel construction in that, starting from the audio signal supplied to the signal processor for each virtual wall (a virtual source) and from the position information for the corresponding virtual wall (virtual source), which has received the module for calculating wave field synthesis information 210 from an operation unit, first delay information (delay information) V i and amplitude factors (scaling factors) SF i are calculated by the position information and the position of the currently considered loudspeaker, z. B. the speaker with the ordinal number j, so LS j depend.
  • a discrete value AW i (t A) for the Computed signal K ij calculated in a final received speaker signal is shown schematically.
  • Fig. 2 also shows a kind of "flash photography" at time t A for the individual component signals. The individual component signals are then summed by a summer 320 in nodes to determine the discrete value for the current time t A of the loudspeaker signal for the speaker j, which can then be supplied to the speaker for the output.
  • a value valid on the basis of a delay information and a scale factor (scaling factor) at a current time is first calculated for each virtual source, after which all the component signals for a loudspeaker due to the different virtual walls (virtual sources ) are summed up. For example, if only one virtual source were present, then the summer would be omitted, and that at the output of the summer in Fig. 2 applied signal would z. B. the signal output from the device 310 when the virtual source 1 is the only virtual source.
  • Fig. 3 illustrates an electroacoustic WFS system for reverberation time extension according to an embodiment.
  • Fig. 3 are installed in a room evenly four microphones 350 1m suspended from the ceiling.
  • the microphone signals are processed in a WFS algorithm 360 to a virtual source, which is reproduced as a plane wave via a WFS sound system 370 in the same room.
  • the WFS system includes a user interface for moving the 4 microphone sources. With this control unit, the 4 microphone signals are detected and pulled outwards. The result is an acoustic enlargement of the room.
  • the wave field synthesis module 360 includes a wave field synthesis information calculation module according to the embodiment of FIG Fig. 1 and a signal processor according to the embodiment of FIG Fig. 1 ,
  • the operating unit 375 is an operating unit according to the embodiment of FIG Fig. 1 ,
  • unit 355 sets in Fig. 3 a filter which serves to filter resonance frequencies.
  • a sound wave output at one of the speakers 370 is resumed by the microphones 350 and re-considered in the generation of the later audio signal output via the speakers.
  • filter 355 can be used to suppress these resonances.
  • filter 365 may be a conventional filter used, for example, to adapt the speakers.
  • Fig. 4 illustrates another embodiment of an electroacoustic WFS system.
  • the signals of the ceiling microphones are processed in a central processing unit and processed after filtering in a matrix to virtual sources, which is played back after level adjustment, control of the spatial proportion and speaker filtering as virtual sound sources via a WFS array and evenly distributed ceiling speakers.
  • Microphones feed 411, 412 audio input signals into Microphone Preamplifier 416, 417.
  • the microphone 411 is a microphone that is close to a sound source such as a lectern.
  • the microphone 412 is a room microphone located in the room but farther from the sound source than the microphone 411. Typically, multiple room microphones and / or multiple microphones are used close to the sound source.
  • Microphone preamplifiers 416, 417 amplify the audio input signals received from the microphones 411, 412 to obtain preamplified audio input signals.
  • the microphone preamplifiers 416, 417 may be conventional microphone preamplifiers.
  • the pre-amplified audio input signals are fed to an analog-to-digital converter 420, which converts the audio input signals, which are initially in analog form, into digital audio signals.
  • the analog-to-digital converter 420 may be a conventional analog-to-digital converter.
  • the analog-to-digital converter 420 feeds the digital audio signals into the absorption filter 425.
  • Absorption filter 425 performs filtering to match the wall material.
  • absorption filter 425 filters such that when highly reflective walls are to be replicated, the digital audio signals pass absorption filter 425 almost unfiltered.
  • absorption filter 425 in one embodiment filters the digital audio signals to a great extent.
  • Filter 430 is a filter for feedback compensation and sound adjustment. If a signal is reproduced by a loudspeaker, the sound waves of this signal are in turn detected by the microphone and this leads to a feedback. In one embodiment, filter 430 may be used to provide this feedback entirely or partially compensate. In addition, Filter 430 can be used for sound adjustment. In one embodiment, the feedback compensation and / or the sound adjustment may be performed in a conventional manner.
  • the system includes in Fig. 4 a central operating unit 435 and a module for calculating wave field synthesis information 440.
  • the central operating unit 435 of the operating unit in Fig. 1 correspond.
  • the central operating unit in Fig. 4 can be equipped with a GUI (Graphical User Interface).
  • the wave field synthesis information calculation module 440 may be adapted to the wave field synthesis information calculation module Fig. 1 correspond.
  • the wave field synthesis information calculation module 440 passes the calculated wave field synthesis parameters to module 445.
  • These wave field synthesis parameters may be e.g. to act on delay values and amplitude values, such as amplitude factor values.
  • Module 445 builds a Delay Amplitude Matrix from the values passed by Module 440.
  • the delay amplitude matrix may include a delay value and an amplitude factor value for a particular point in time for each speaker-virtual wall pair.
  • Module 445 performs audio scaling based on the wave field synthesis parameters obtained from the wave field synthesis information calculation module 440. For example, if a delay value and an amplitude factor value were obtained for a loudspeaker-virtual wall pair, the signal originating from the virtual wall (eg, apparently reflected from the virtual wall) will be the received delay value is delayed, and the amplitude factor value obtained from module 440 is modified to the amplitude of the signal to be output by the amplitude factor value, for example by multiplying the amplitude factor value by the amplitude of the signal to be output.
  • filter 450 filters the module 445 modified audio signals to achieve speaker matching.
  • the audio signals are modified to adjust the overall volume. This can be done in the usual way.
  • the ratio of volume proportion to original signal is adjusted. For example, in one embodiment, the ratio of audio signals generated from audio signals of room microphones were adjusted to audio signals that were generated from audio signals of microphones near the lectern, for example by adjusting the amplitudes of the respective signals.
  • the modified digital audio signals are then fed to a digital-to-analog converter 465 which converts the modified digital audio signals to analog audio output signals.
  • the analog audio output signals are then amplified by power amplifiers 471, 472 and output from loudspeakers 481, 482.
  • the audio signals are output from either WFS speakers 481 or ceiling speakers 482. It is understood that in a real system a variety of WFS speakers and / or ceiling speakers can be used.
  • Fig. 5 shows a medium conference room (5mx18x15m) equipped with 5 ceiling microphones 511, 512, 513, 514, 515, 40 ceiling loudspeakers and a circulating horizontal band of conventional loudspeakers in a reduced WFS arrangement 530.
  • the signals of the ceiling microphones 511, 512, 513, 514, 515 are processed in a central processing unit and processed after filtering in a matrix to virtual sources, which after level adjustment, control of the spatial proportion and speaker filtering as virtual sound sources 521, 522, 523, 524, 525 via a WFS array and evenly distributed ceiling speakers is played again.
  • the structure shows FIG. 4 ,
  • the microphone signals are represented by the respectively opposite virtual sources in order to avoid feedback.
  • the input branch of the matrix also contains a filter unit which takes into account different spatial materials in order to incorporate various absorption and reflection parameters into the space to be reverberated.
  • the detected microphone signals are reproduced in freely positionable sources as described imaged and acted upon by the existing room characteristics again captured by the microphone, which leads to a regeneration of the room acoustics.
  • Fig. 6 illustrates a basic concept of certain embodiments. Shown is a speaker array that, as in Fig. 6 12 speakers 611, 612, 613. In actual embodiments, the number of loudspeakers will often be significantly larger and include, for example, 60, 100, 200, 300 or more loudspeakers. Also shown are four virtual walls 621, 622, 623, 624.
  • the speaker 611 and the virtual wall 621 will be considered in more detail. These form a speaker-virtual wall pair (611, 621). Also, any other combination of one of the speakers and one of the virtual walls forms a speaker-virtual wall pair. The distance between the speaker and the virtual wall is indicated by an arrow d. In Fig. 6 In addition, a plurality of microphones 631, 632, 633 is provided. For the sake of simplicity, it is assumed that a microphone 631 generates an audio signal to be reproduced through the speaker 611 by recording sound waves. In this case, the signal reproduced by the loudspeaker 611 should correspond to a reflection of the sound waves recorded by the microphone 631 on the virtual wall 621.
  • the signal picked up by the microphone can only be reproduced with a time delay by the loudspeaker 611, which depends on the distance between the loudspeaker and the virtual wall: the greater the distance between the virtual wall 621 and the loudspeaker 611, the greater the temporal Delay, ie the delay value with which the signal picked up by the microphone 631 is to be reproduced on the loudspeaker 611.
  • Fig. 6 shows by the dashed line 629 a displacement of the virtual wall 621, wherein the distance of the virtual wall of the speaker 611 increases from d to 2d. The delay value will increase accordingly.
  • delay d + c * p 1
  • d the distance between the speaker and the virtual wall of the speaker-virtual wall pair
  • c a constant value
  • p 1 a proportionality constant greater than 0. The greater the distance between the speaker and the virtual wall, the greater the delay value becomes.
  • the amplitude factor is the factor with which the amplitude of one of the output signals is to be modified in order to obtain a modified signal to be output at one of the loudspeakers.
  • the proportionality constant p 2 is chosen so that the amplitude factor always assumes a value greater than 0 and less than 1.
  • an increase in the delay value can bring about a reverberation time extension.
  • FIG. 12 shows another embodiment in which the current position 729 of the virtual wall is changed so that the current position 729 of the virtual wall has been rotatably changed from its old position 721.
  • the distance of the old position of the virtual wall of speaker 711 is indicated by arrow e
  • the distance of the new position of the virtual wall from the speaker 711 is shown by arrow f.
  • a computer program or signal according to the invention can be stored on a digital storage medium or can be transmitted on a transmission medium be such as a wireless transmission medium or a wired transmission medium, such as the Internet.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be done using a digital storage medium, such as a digital storage medium. a floppy disk, a DVD, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, or a FLASH memory which stores electronically readable control signals that cooperate (or are able to work together) with a programmable computer system so that the appropriate procedure is carried out.
  • a digital storage medium such as a digital storage medium. a floppy disk, a DVD, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, or a FLASH memory which stores electronically readable control signals that cooperate (or are able to work together) with a programmable computer system so that the appropriate procedure is carried out.
  • Some embodiments according to the invention comprise a non-transitory data carrier having electronically readable control signals capable of cooperating with a programmable computer system to perform one of the methods described herein.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having program code, wherein the program code is operative to perform one of the methods when the computer program product is executed on a computer.
  • the program code may e.g. be stored on a machine-readable carrier.
  • inventions include the computer program for executing one of the methods described herein stored on a machine readable carrier.
  • an embodiment of the method according to the invention is therefore a computer program with a program code for carrying out one of the methods described herein when the computer program is executed on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is therefore a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) recorded thereon the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • a further embodiment of the method according to the invention is therefore a data stream or a series of signals representing the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream or the Signal series can be configured, for example, to be transmitted via a data communication connection, eg via the Internet.
  • processing means e.g. a computer, or programmable logic device configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • a programmable logic device e.g., a field programmable gate array
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein. In general, the methods are preferably performed by any hardware device.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung ein Verfahren und ein elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung.
  • Ein Raum ist aus akustischer Sicht nicht optimal für verschiedene Anwendungen. So verlangt eine musikalische Darbietung normalerweise etwas Hall um gut zu klingen. Andererseits sind Sprecher teilweise unverständlich, wenn der Raum zu hallig ist. Eine Anpassung der Nachhallzeit mit Hilfe einer Beschallungsanlage ist deshalb sinnvoll.
  • So werden zum Beispiel in Theatern, Kongresszentren, Planetarien, Seminarräumen, Multifunktionsräumen für unterschiedliche Anlässe unterschiedliche akustische Bedingungen erforderlich sein und insbesondere unterschiedliche Anforderungen an die Nachhallzeit benötigt. Zur Beeinflussung der Nachhallzeit können dabei elektroakustische Systeme zur Nachhallzeitverlängerung eingesetzt werden. Solche Systeme können entweder z.B. in eine bereits existierende Konzerthalle nachträglich eingebaut werden. Ebenso kann es jedoch sinnvoll sein, bereits bei Konstruktion und Bau entsprechender Gebäude und Hallen, z.B. beim Messebau, ein elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung vorzusehen und in die Gebäudeplanung mit einzubeziehen. Auch im Rahmen von Audio-Wiedergaben für Entertainmentzwecke kann eine Nachhallzeitverlängerung wünschenswert sein.
  • Im Folgenden wird die Technik der Wellenfeldsynthese näher erläutert. Die Wellenfeldsynthese (WFS; WFS = Wave-Field Synthesis) wurde an der TU Delft erforscht und erstmals in den späten 80er-Jahren vorgestellt (Berkhout, A.J.; de Vries, D.; Vogel, P.: Acoustic control by Wave-field Synthesis. JASA 93, 1993).
  • Infolge der enormen Anforderungen dieser Methode an Rechnerleistung und Übertragungsraten wurde die Wellenfeldsynthese bis jetzt nur selten in der Praxis angewendet. Erst die Fortschritte in den Bereichen der Mikroprozessortechnik und der Audiocodierung gestatten heute den Einsatz dieser Technologie in konkreten Anwendungen. Erste Produkte im professionellen Bereich werden nächstes Jahr erwartet.
  • Die Grundidee von WFS basiert auf der Anwendung des Huygens'schen Prinzips der Wellentheorie:
    • Jeder Punkt, der von einer Welle erfasst wird, ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle, die sich kugelförmig bzw. kreisförmig ausbreitet. Angewandt auf die Akustik kann durch eine große Anzahl von Lautsprechern, die nebeneinander angeordnet sind (einem so genannten Lautsprecherarray), jede beliebige Form einer einlaufenden Wellenfront nachgebildet werden. Im einfachsten Fall, einer einzelnen wiederzugebenden Punktquelle und einer linearen Anordnung der Lautsprecher, müssen die Audiosignale eines jeden Lautsprechers mit einer Zeitverzögerung und Amplitudenskalierung so gespeist werden, dass sich die abgestrahlten Klangfelder der einzelnen Lautsprecher richtig überlagern. Bei mehreren Schallquellen wird für jede Quelle der Beitrag zu jedem Lautsprecher getrennt berechnet und die resultierenden Signale addiert. In einem Raum mit reflektierenden Wänden können auch Reflexionen als zusätzliche Quellen über das Lautsprecherarray wiedergegeben werden. Der Aufwand bei der Berechnung hängt daher stark von der Anzahl der Schallquellen, den Reflexionseigenschaften des Aufnahmeraums und der Anzahl der Lautsprecher ab.
  • Der Vorteil dieser Technik liegt im Besonderen darin, dass ein natürlicher räumlicher Klangeindruck über einen großen Bereich des Wiedergaberaums möglich ist. Im Gegensatz zu den bekannten Techniken werden Richtung und Entfernung von Schallquellen sehr exakt wiedergegeben. In beschränktem Maße können virtuelle Schallquellen sogar zwischen dem realen Lautsprecherarray und dem Hörer positioniert werden.
  • Durch die Technik der Wellenfeldsynthese (WFS) lässt sich somit ein guter räumlicher Klang für eine großen Hörerbereich erzielen. Wie oben ausgeführt, basiert die Wellenfeldsynthese auf dem Prinzip von Huygens, nach welchem sich Wellenfronten durch Überlagerung von Elementarwellen formen und aufbauen lassen. Nach mathematisch exakter theoretischer Beschreibung müssten unendlich viele Quellen in unendlich kleinem Abstand für die Erzeugung der Elementarwellen genutzt werden. Praktisch werden jedoch endlich viele Lautsprecher in einem endlich kleinen Abstand zueinander genutzt. Jeder dieser Lautsprecher wird gemäß dem WFS-Prinzip mit einem Audiosignal von einer virtuellen Quelle, das ein bestimmtes Delay und einen bestimmten Pegel hat, angesteuert. Pegel und Delays sind in der Regel für alle Lautsprecher unterschiedlich.
  • Wie oben ausgeführt, arbeitet ein Wellenfeldsynthesesystem auf der Basis des Huygens-Prinzips und rekonstruiert eine gegebene Wellenform beispielsweise einer virtuellen Quelle, die in einem bestimmten Abstand zu einem Hörer angeordnet ist durch eine Vielzahl von Einzelwellen. Der Wellenfeldsynthesealgorithmus erhält somit Informationen über die tatsächliche Position eines Einzellautsprechers aus dem Lautsprecherarray, um dann für diesen Einzellautsprecher ein Komponentensignal zu berechnen, das dieser Lautsprecher dann letztendlich abstrahlen muss, damit beim Zuhörer eine Überlagerung des Lautsprechersignals von dem einen Lautsprecher mit den Lautsprechersignalen der anderen aktiven Lautsprecher eine Rekonstruktion dahingehend durchführt, dass der Hörer den Eindruck hat, dass er nicht von vielen Einzellautsprechern "beschallt" wird, sondern lediglich von einem einzigen Lautsprecher an der Position der virtuellen Quelle.
  • Für mehrere virtuelle Quellen in einem Wellenfeldsynthesesetting wird der Beitrag von jeder virtuellen Quelle für jeden Lautsprecher, also das Komponentensignal der ersten virtuellen Quelle für den ersten Lautsprecher, der zweiten virtuellen Quelle für den ersten Lautsprecher, etc. berechnet, um dann die Komponentensignale aufzuaddieren, um schließlich das tatsächliche Lautsprechersignal zu erhalten. Im Falle von beispielsweise drei virtuellen Quellen würde die Überlagerung der Lautsprechersignale aller aktiven Lautsprecher beim Hörer dazu führen, dass der Hörer nicht den Eindruck hat, dass er von einem großen Array von Lautsprechern beschallt wird, sondern dass der Schall, den er hört, lediglich von drei an speziellen Positionen positionierten Schallquellen kommt, die gleich den virtuellen Quellen sind.
  • Die Berechnung der Komponentensignale erfolgt in der Praxis meist dadurch, dass das einer virtuellen Quelle zugeordnete Audiosignal je nach Position der virtuellen Quelle und Position des Lautsprechers zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer Verzögerung und einem Skalierungsfaktor beaufschlagt wird, um ein verzögertes und/oder skaliertes Audiosignal der virtuellen Quelle zu erhalten, das das Lautsprechersignal unmittelbar darstellt, wenn nur eine virtuellen Quelle vorhanden ist, öder dass nach Addition mit weiteren Komponentensignalen für den betrachteten Lautsprecher von anderen virtuellen Quellen dann zum Lautsprechersignal für den betrachteten Lautsprecher beiträgt.
  • Typische Wellenfeldsynthesealgorithmen arbeiten unabhängig davon, wie viele Lautsprecher im Lautsprecherarray vorhanden sind. Die der Wellenfeldsynthese zugrundeliegende Theorie besteht darin, dass jedes beliebige Schallfeld durch eine unendlich hohe Anzahl von Einzellautsprechern exakt rekonstruiert werden kann, wobei die einzelnen Einzellautsprecher unendlich nahe zueinander angeordnet sind. In der Praxis kann jedoch weder die unendlich hohe Anzahl noch die unendlich nahe Anordnung realisiert werden. Stattdessen existiert eine begrenzte Anzahl von Lautsprechern, die zudem in bestimmten vorgegebenen Abständen zueinander angeordnet sind. Damit wird in realen Systemen immer nur eine Annäherung an die tatsächliche Wellenform erreicht, die stattfinden würde, wenn die virtuelle Quelle tatsächlich vorhanden wäre, also eine reale Quelle sein würde.
  • Wellenfeldsyntheseeinrichtungen sind ferner in der Lage, mehrere verschiedene Quellenarten nachzubilden. Eine prominente Quellenform ist die Punktquelle, bei der der Pegel proportional 1/r abnimmt, wobei r der Abstand zwischen einem Zuhörer und der Position der virtuellen Quelle ist. Eine andere Quellenform ist eine Quelle, die ebene Wellen aussendet. Hier bleibt der Pegel unabhängig von der Entfernung zum Hörer konstant, da ebene Wellen durch Punktquellen erzeugt werden können, die in einem unendlichen Abstand angeordnet sind.
  • Nach dem obigen Exkurs zu existierenden Wellenfeldsyntheseeinrichtungen widmen wir uns nun den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zur Nachhallzeitverlängerung:
    • In US005109419A beschreibt Griesinger ein elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung in dem verschiedene Schallquellen über Mikrofon oder Direkteingang erfasst und über eine Reverbmatrix künstlich verhallt werden. Die Ausgangssignale dieses Systems werden an verteilte Lautsprecher gegeben und erzeugen so einen künstlichen Nachhall im Raum.
  • Ebenso beschreibt Poletti in "Reverberators for use in wide band assisted reverberation systems" US000000039189E ein elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung basierend auf der Erfassung von Raumsignalen und Verarbeitung dieser in einer Delaymatrix welche wiederum eine Anzahl an Lautsprecher ansteuert.
  • In US005142586A wird von Berkhout ein Ansatz beschrieben in dem ein in einem Raum aufgenommenes Signal gefaltet und über ein rekonstruiertes Wellenfeld wiedergegeben wird.
  • In G. Theile, H. Wittek und M. Reisinger: "Wellenfeldsynthese, Neue Möglichkeiten der räumlichen Tonaufnahme und -wiedergabe", FKT Fernseh- und Kino-Technik, Fachverlag Schiele & Schon GmbH, Berlin, DE, Bd. 57, Nr. 4, 1. April 2003, Seiten 735 - 739, ISSN: 1430-9947, wird Wellenfeldsynthese unter Bezugnahme auf die Probleme der Darstellung stereophoner Schallquellen und Integration unterschiedlicher Signal- und Testkonfigurationen beschrieben, um einen umfassenden Einblick und Überblick über das Tonaufnahme- und Wiedergabeverfahren zu geben.
  • In Marinus M. Boone: "Acoustic rendering with wave field synthesis", ACM SIGGRAPH AND EUROGRAPHICS CAMPFIRE: Acoustic Rendering for Virtual Environments, Snowbird, Utah, May 26 - 29, 2001; Seiten 1 - 9, wird ein Überblick über Wellenfeldsynthese, deren Theorie und deren Implementierung als ein Labor-Demonstrationssystem gegeben, wobei Anwendungsbeispiele und Verfahren bereitgestellt werden.
  • In der Patentliteratur gibt es weitere verschiedene Systeme zur Nachhallzeitverlängerung wie bspw. US 3614320 A und WO 2006092995 A1 .
  • Keines der Systeme ermöglicht jedoch eine flexible, dynamische Anpassung an unterschiedliche und wechselnde akustische Bedingungen und Wünsche der Nutzer zur Nachhallzeitverlängerung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung verbesserter Konzepte für Vorrichtungen, Verfahren und elektroakustische Systeme zur Nachhallzeitverlängerung. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 12, ein Computerprogramm nach Anspruch 13, ein elektroakustisches System nach Anspruch 14 und ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.
  • Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung bereit. Die Vorrichtung umfasst ein Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation und einen Signalprozessor zur Erzeugung einer Mehrzahl von Audioausgangssignalen für eine Mehrzahl von Lautsprechern basierend auf einer Mehrzahl von Audioeingangssignalen, und basierend auf der Wellenfeldsyntheseinformation, wobei die Audiosignale von einer Mehrzahl von Mikrofonen aufgenommen wurden. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Bedieneinheit zur Festlegung einer virtuellen Position ein oder mehrerer virtueller Wände. Das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation ist dafür ausgelegt, die Wellenfeldsyntheseinformation basierend auf der virtuellen Position der ein oder mehreren virtuellen Wände zu berechnen. Des Weiteren ist für wenigstens eine der virtuellen Wände die virtuelle Position durch die Bedieneinheit einstellbar.
  • Indem man die virtuellen Wände nach außen verschiebt, erzielt man somit eine akustische Raumvergrößerung. Die akustische Raumvergrößerung wird zudem durch einen regenerativen Effekt erzielt, der darin besteht, dass die über Lautsprecher ausgegebenen generierten Audioausgangssignale wieder von den Mikrofonen aufgenommen werden und somit in die Generierung der Audioausgangssignale zu einem späteren Zeitpunkt eingehen.
  • Es wird somit eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer akustischen Raumvergrößerung bereitgestellt, wobei verteilte Mikrofone relevante Schallquellen und das akustische Umfeld erfassen und dies bezogen auf feste oder dynamische virtuelle Quellpositionen über ein Wellenfeldsynthesesystem wiedergeben.
  • Die Erfindung basiert auf dem Konzept, dass die virtuellen Quellen in einem Algorithmus erzeugt werden, welcher auf Wellenfeldsynthese beruht. Dabei beschreibt die Erfindung ein Verfahren bei dem mittels verteilter Mikrofone im zu beschallenden Raum die Akustik des Raumes mit den zu verstärkenden Quellen erfasst wird und über AD Wandler einem Prozessing System zugeführt wird. Das Prozessing System kann dabei aus einer Software bestehen, in der das Signal zuerst über Filter verarbeitet wird, und danach in einem Wellenfeldsynthese Algorithmus zu einer objektbasierten Schallquelle verarbeitet wird, welche wiederum über Filter verarbeitet wird, um dann über ein Wellenfeldsynthesesystem ausgespielt zu werden. Durch die Möglichkeiten der Wellenfeldsynthese können die erfassten Raumsignale nun beliebig positioniert werden und können als "virtuelle Wände" beliebig verschoben werden. Dadurch können individuelle Raumgeometrien erzeugt werden. Die aufgenommenen Raumsignale werden typischerweise als ebene Wellen dargestellt und entsprechen damit der akustischen Wirkung einer Wand. Diese virtuelle Wand kann nicht nur verschoben, sondern auch in Ihrem Winkel geändert werden und beeinflusst damit direkt die Reflexionsmuster der Schallquellen.
  • In einer Ausführungsform ist das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt, Delay-Werte und Amplitudenfaktor-Werte als Wellenfeldsyntheseinformation zu berechnen. Der Delay-Wert gibt dabei die Verzögerung an, um die eines der Audioeingangssignale verzögert an einem der Lautsprecher wiedergegeben wird. Der Amplitudenfaktor-Wert gibt an, um welchem Faktor die Amplitude eines der Audioeingangssignale modifiziert wird, um ein modifiziertes Signal zu erhalten, das an einem der Lautsprecher ausgegeben wird.
  • Ferner kann das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt sein, zu jedem Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar für einen Zeitpunkt einen Delay-Wert und einen Amplitudenfaktor-Wert zu berechnen, wobei ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar, ein Paar aus einem der Lautsprecher und einer der virtuellen Wände ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt, den Delay-Wert und den Amplitudenfaktor-Wert für ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar basierend auf dem Abstand von dem Lautsprecher und der virtuellen Wand des Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares zu berechnen.
  • Des Weiteren kann das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt sein, den Delay-Wert eines Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares umso größer festzusetzen, je größer der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand ist.
  • Ferner kann das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt sein, den Amplitudenfaktor-Wert eines Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares umso kleiner festzusetzen, je größer der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Bedieneinheit dafür ausgelegt, dass wenigstens eine der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass die virtuelle Wand beliebig parallel gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist. Ferner kann die Bedieneinheit dafür ausgelegt sein, dass wenigstens eine der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass die virtuelle Wand beliebig drehbar gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Bedieneinheit dafür ausgelegt, dass für alle der virtuellen Wände die virtuelle Position durch die Bedieneinheit einstellbar ist Die Bedieneinheit kann dabei dafür ausgelegt sein, dass jede der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass jede virtuelle Wand beliebig parallel und drehbar gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform, kann die Vorrichtung zur Nachhhallzeitverlängerung ein parametrisches Filter zur Filterung von Resonanzfrequenzen umfassen.
  • Ferner wird ein elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung bereitgestellt, dass eine Mehrzahl von Mikrofonen, eine Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und ein Lautsprecherarray aus einer Mehrzahl von Lautsprechern umfasst. Die Mehrzahl von Mikrofonen ist dabei dafür ausgelegt, eine Mehrzahl von Audioeingangssignalen zu erzeugen, die in die Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung eingespeist werden, und wobei die Mehrzahl von Lautsprechern des Lautsprecherarrays dafür ausgelegt sind, die Audioausgangssignale von der Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung eingespeist zu bekommen und die eingespeisten Audioausgangssignale wiederzugeben.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
    • Fig. 1
    stellt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung gemäß einem Ausführungsbeispiel dar,
    Fig. 2
    stellt ein Blockschaltbild dar, das das Zusammenwirken eines Moduls zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation und eines Signalprozessors zeigt,
    Fig. 3
    stellt ein elektroakustisches WFS System zur Nachhallzeitverlängerung gemäß einem Ausführungsbeispiel dar,
    Fig. 4
    illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen WFS Systems,
    Fig. 5
    stellt einen mittleren Konferenzraum (5mx18x15m) dar, der mit 5 Deckenmikrofonen, 40 Deckenlautsprechern und einem umlaufenden horizontalen Band aus konventionellen Lautsprechern in einer reduzierten WFS Anordnung gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist,
    Fig. 6
    zeigt eine Anordnung von Lautsprechern, virtuellen Wänden und Mikrofonen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
    Fig. 7
    zeigt eine Anordnung von Lautsprechern und einer virtuellen Wand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung gemäß einer Ausführungsform. Die Vorrichtung umfasst ein Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 110. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen Signalprozessor 120 zur Erzeugung einer Mehrzahl von Audioausgangssignalen y1, y2, ..., yn für eine Mehrzahl von Lautsprechern (nicht gezeigt) basierend auf einer Mehrzahl von Audioeingangssignalen s1, s2, ..., sn, die von einer Mehrzahl von Mikrofonen (nicht gezeigt) aufgenommen wurden, und basierend auf der Wellenfeldsyntheseinformation. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Bedieneinheit 130 zur Festlegung einer virtuellen Position ein oder mehrerer virtueller Wände. Das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 110 ist dabei dafür ausgelegt, die Wellenfeldsyntheseinformation WSinf basierend auf der virtuellen Position der ein oder mehreren virtuellen Wände zu berechnen. Dabei ist für wenigstens eine der virtuellen Wände ihre virtuelle Position durch die Bedieneinheit einstellbar. In einer Ausführungsform können das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 110 und der Signalprozessor 120 in einem Modul (einem Wellenfeldsynthesemodul) realisiert sein.
  • Nachfolgend wird Bezug nehmend auf Fig. 2 eine Ausgestaltung des Zusammenwirkens des Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation und des Signalprozessors dargelegt. In Fig. 2 werden das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 210 und der Signalprozessor 220 durch gestrichelte Linien dargestellt.
  • Das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 210 und der Signalprozessor 220 haben einen stark parallelen Aufbau dahingehend, dass ausgehend von dem dem Signalprozessor zugeführten Audiosignal für jede virtuelle Wand (eine virtuelle Quelle) und ausgehend von den Positionsinformationen für die entsprechende virtuelle Wand (virtuelle Quelle), die das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 210 von einer Bedieneinheit erhalten hat, zunächst Delay-Information (Verzögerungsinformationen) Vi sowie Amplitudenfaktoren (Skalierungsfaktoren) SFi berechnet werden, die von den Positionsinformationen und der Position des gerade betrachteten Lautsprechers, z. B. dem Lautsprecher mit der Ordnungsnummer j, also LSj, abhängen. Die Berechnung einer Verzögerungsinformation Vi sowie eines Skalierungsfaktors SFi aufgrund der Positionsinformationen einer virtuellen Quelle (virtuellen Wand) und der Lage des betrachteten Lautsprechers j geschieht durch bekannte Algorithmen, die in Einrichtungen 300, 302, 304, 306 implementiert sind.
  • Auf der Basis der Verzögerungsinformationen Vi(t) und SFi(t) sowie auf der Basis des der einzelnen virtuellen Quelle zugeordneten Audiosignals ASi(t) wird für einen aktuellen Zeitpunkt tA ein diskreter Wert AWi(tA) für das Komponentensignal Kij in einem letztendlich erhaltenen Lautsprechersignal berechnet. Dies erfolgt durch Einrichtungen, 310, 312, 314, 316, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. Fig. 2 zeigt ferner gewissermaßen eine "Blitzlichtaufnahme" zum Zeitpunkt tA für die einzelnen Komponentensignale. Die einzelnen Komponentensignale werden dann durch einen Summierer 320 in Knotenpunkten zusammengefasst, um den diskreten Wert für den aktuellen Zeitpunkt tA des Lautsprechersignals für den Lautsprecher j zu ermitteln, der dann für den Ausgang dem Lautsprecher zugeführt werden kann.
  • Wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird zunächst für jede virtuelle Quelle einzeln ein aufgrund einer Delay-Information (Verzögerung) und einer Skalierung mit einem Amplitudenfaktor (Skalierungsfaktor) zu einem aktuellen Zeitpunkt gültiger Wert berechnet, wonach sämtliche Komponentensignale für einen Lautsprecher aufgrund der verschiedenen virtuellen Wände (virtuellen Quellen) summiert werden. Wäre beispielsweise nur eine virtuelle Quelle vorhanden, so würde der Summierer entfallen, und das am Ausgang des Summierers in Fig. 2 anliegende Signal würde z. B. dem Signal entsprechen, das von der Einrichtung 310 ausgegeben wird, wenn die virtuelle Quelle 1 die einzige virtuelle Quelle ist.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass an dem jeweiligen Ausgang der Wert eines Lautsprechersignals erhalten wird, das eine Überlagerung der Komponentensignale für diesen Lautsprecher aufgrund der verschiedenen virtuellen Quellen 1, 2, 3, ..., n ist. Eine - solche Anordnung wäre prinzipiell für jeden Lautsprecher vorgesehen, es sei denn, dass, was aus praktischen Gründen bevorzugt wird, immer z. B. 2, 4 oder 8 zusammenliegende Lautsprecher mit demselben Lautsprechersignal angesteuert werden.
  • Fig. 3 stellt ein elektroakustisches WFS System zur Nachhallzeitverlängerung gemäß einem Ausführungsbeispiel dar.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind in einem Raum gleichmäßig vier Mikrofone 350 1m abgependelt von der Decke installiert. Die Mikrofonsignale werden in einem WFS Algorithmus 360 zu einer virtuellen Quelle verarbeitet, welche als ebene Welle über ein WFS Beschallungssystem 370 im selben Raum wiedergegeben wird. Das WFS System beinhaltet eine Bedienoberfläche zum Bewegen der 4 Mikrofonquellen. Mit dieser Bedieneinheit werden die 4 Mikrofonsignale erfasst und nach außen gezogen. Das Ergebnis ist eine akustische Vergrößerung des Raumes.
  • Somit können nun beliebig große Räume erzeugt werden. Durch die Positionierung der virtuellen Wände ändert sich die Nachhallzeit des Raumes bezogen auf die Position und Anordnung (Winkel) der Wände.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Wellenfeldsynthesemodul 360 ein Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 und einen Signalprozessor gemäß der Ausführungsform von Fig. 1.
  • In einer Ausführungsform ist die Bedieneinheit 375 eine Bedieneinheit gemäß der Ausführungsform von Fig. 1.
  • Nach einer Ausführungsform stellt Einheit 355 in Fig. 3 ein Filter dar, das zur Filterung von Resonanzfrequenzen dient. Eine an einem der Lautsprecher 370 ausgegebene Schallwelle wird von den Mikrofonen 350 wieder aufgenommen und bei der Erzeugung der späteren Audiosignalausgabe über die Lautsprecher abermals berücksichtigt. Um dabei auftretende unerwünschte Resonanzen zu vermeiden, kann Filter 355 dabei zur Unterdrückung dieser Resonanzen eingesetzt werden.
  • Bei Filter 365 kann es sich nach einer Ausführungsform um einen herkömmlichen Filter handeln, der zum Beispiel zur Anpassung der Lautsprecher dient.
  • Fig. 4 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektroakustischen WFS Systems. Die Signale der Deckenmikrofone werden in einer zentralen Prozessing Einheit verarbeitet und nach Filterung in einer Matrix zu virtuellen Quellen verarbeitet, welche nach Pegelanpassung, Regelung des Raumanteiles und Lautsprecher Filterung als virtuelle Schallquellen über ein WFS Array und gleichmäßig verteilte Deckenlautsprecher wieder ausgespielt wird.
  • In Fig. 4 speisen Mikrofone 411, 412 Audioeingangssignale in Mikrofon-Vorverstärker 416, 417 ein. Bei dem Mikrofon 411 handelt es sich um ein Mikrofon, das sich nah an einer Schallquelle, z.B. einem Rednerpult befindet. Bei dem Mikrofon 412 handelt es sich um ein Raummikrofon, das sich im Raum, aber entfernter von der Schallquelle als das Mikrofon 411 befindet. Üblicherweise werden mehrere Raummikrofone und/oder mehrere Mikrofone nah an der Schallquelle eingesetzt.
  • Mikrofon-Vorverstärker 416, 417 verstärken die von den Mikrofonen 411, 412 empfangenen Audioeingangssignale, um vorverstärkte Audioeingangssignale zu erhalten. Bei den Mikrofon-Vorverstärkern 416, 417 kann es sich um übliche Mikrofon-Vorverstärker handeln. Die vorverstärkten Audioeingangssignale werden in einen Analog-Digital-Wandler 420 eingespeist, der die Audioeingangssignale, die sich zunächst in analoger Form befinden, in digitale Audiosignale umwandelt. Bei dem Analog-Digital-Wandler 420 kann es sich um einen üblichen Analog-Digital-Wandler handeln.
  • Der Analog-Digital-Wandler 420 speist die digitalen Audiosignale in Absorptionsfilter 425 ein. Absorptionsfilter 425 führt eine Filterung durch, die der Anpassung an das Wandmaterial dient. In einer Ausführungsform, filtert Absorptionsfilter 425 derart, dass, wenn stark reflektierende Wände nachgebildet werden sollen, die digitalen Audiosignale Absorptionsfilter 425 nahezu ungefiltert passieren. Sollen hingegen stark dämpfende Wände nachgebildet werden, so filtert Absorptionsfilter 425 in einer Ausführungsform die digitalen Audiosignale in starkem Maße.
  • Filter 430 ist ein Filter zur Feedback-Kompensation und Klangeinstellung. Wird durch einen Lautsprecher ein Signal wiedergegeben, so werden die Schallwellen dieses Signals wiederum vom Mikrofon erfasst und es kommt hierdurch zu einem Feedback. In einer Ausführungsform kann Filter 430 dafür eingesetzt werden, dieses Feedback ganz oder teilweise zu kompensieren. Außerdem kann Filter 430 zur Klangeinstellung verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Feedbackkompensation und/oder die Klangeinstellung in herkömmlicher Weise durchgeführt werden.
  • Des Weiteren umfasst das System in Fig. 4 eine zentrale Bedieneinheit 435 und ein Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 440. Dabei kann die zentrale Bedieneinheit 435 der Bedieneinheit in Fig. 1 entsprechen. Die zentrale Bedieneinheit in Fig. 4 kann mit einer GUI ("Graphical User Interface" = grafische Benutzeroberfläche) ausgestattet sein. Das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 440 kann dem Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation aus Fig. 1 entsprechen.
  • Das Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 440 übergibt Modul 445 die berechneten Wellenfeldsynthese-Parameter. Bei diesen Wellenfeldsynthese-Parametern kann es sich z.B. um Delay-Werte und Amplitudenwerte, wie zum Beispiel Amplitudenfaktor-Werte handeln.
  • Modul 445 baut aus den von Modul 440 übergebenen Werten eine Delay-Amplituden-Matrix auf. In einer Ausführungsform kann die Delay-Amplituden-Matrix beispielsweise für jedes Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar einen Delay-Wert und einen Amplitudenfaktor-Wert für einen bestimmten Zeitpunkt enthalten.
  • Modul 445 führt basierend auf den von dem Modul zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation 440 erhaltenen Welllenfeldsynthese-Parametern eine Audioskalierung durch. Wurden zum Beispiel für ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar ein Delay-Wert und ein Amplitudenfaktor-Wert erhalten, so wird beispielsweise das Signal, das von der virtuellen Wand ausgeht (z.B. scheinbar von der virtuellen Wand reflektiert wird) um den erhaltenen Delay-Wert verzögert, und der von Modul 440 erhaltene Amplitudenfaktor-Wert wird auf die Amplitude des auszugebenden Signals durch den Amplitudenfaktor-Wert modifiziert, zum Beispiel durch Multiplikation des Amplitudenfaktor-Werts mit der Amplitude des auszugebenden Signals.
  • Nachfolgend filtert Filter 450 die von Modul 445 modifizierten Audiosignale, um eine Lautsprecheranpassung zu erzielen. In einem Master-Gain-Modul 455 werden die Audiosignale modifiziert, um die Gesamtlautstärke einzustellen. Dies kann auf übliche Weise geschehen. In einem Gain-Raumanteil-Modul 460 erfolgt eine Einstellung des Verhältnisses Raumanteil zu Original-Signal. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel das Verhältnis von Audiosignalen, die aus Audiosignalen von Raummikrofonen erzeugt wurden, zu Audiosignalen die aus Audiosignalen von Mikrofonen nahe am Rednerpult erzeugt wurden, eingestellt werden, indem beispielsweise die Amplituden der jeweiligen Signale angepasst werden.
  • Die modifizierten digitalen Audiosignale werden dann in einen Digital-Analog-Wandler 465 eingespeist, der die modifizierten digitalen Audiosignale in analoge Audioausgangssignale umwandelt. Die analogen Audioausgangssignale werden dann von Leistungsverstärkern 471, 472 verstärkt und von Lautsprechern 481, 482 ausgegeben. In der Ausführungsform von Fig. 4 werden die Audiosignale entweder von WFS-Lautsprechern 481 oder von Deckenlautsprechern 482 ausgegeben. Es versteht sich, dass in einem realen System eine Vielzahl von WFS-Lautsprechern und/oder Deckenlautsprechern eingesetzt werden kann.
  • Fig. 5 zeigt einen mittleren Konferenzraum (5mx18x15m), der mit 5 Deckenmikrofonen 511, 512, 513, 514, 515, 40 Deckenlautsprechern und einem umlaufenden horizontalen Band aus konventionellen Lautsprechern in einer reduzierten WFS Anordnung 530 ausgestattet ist. Die Signale der Deckenmikrofone 511, 512, 513, 514, 515 werden in einer zentralen Prozessing Einheit verarbeitet und nach Filterung in einer Matrix zu virtuellen Quellen verarbeitet, welche nach Pegelanpassung, Regelung des Raumanteiles und Lautsprecher Filterung als virtuelle Schallquellen 521, 522, 523, 524, 525 über ein WFS Array und gleichmäßig verteilte Deckenlautsprecher wieder ausgespielt wird. Die Struktur zeigt Figur 4. Dabei werden die Mikrofonsignale durch die jeweils gegenüberliegenden virtuellen Quellen dargestellt, um Feedbacks zu vermeiden. Durch die Verwendung einer flexiblen Matrix und der Möglichkeit beliebige Eingänge (Mikrofoneingänge/Line In) als virtuelle Schallquellen 521, 522, 523, 524, 525 darzustellen, werden auch direkt mikrofonierte Signale in die Raumsimulation übernommen und infolge Ihrer Positionierung ebenfalls zur Darstellung in einem künstlich nachhallverlängerten Raum verwendet. Diese Signale müssen jedoch als wenig regenerativ angesehen werden, da sie kaum Raumanteile enthalten. Es können weitere Mikrofone hinzugefügt werden, um so eine komplexe Verteilung von Reflexionen zu erfassen und wiederzugeben. Ebenso ist die Darstellung von virtuellen Schallquellen 521, 522, 523, 524, 525 an der Decke möglich, was als wesentliche Qualitätsanforderung bei der Darstellung eines realen Raumes anzusehen ist. Im Eingangszweig der Matrix befindet sich neben einer Filtereinheit mit schmalbandigen Filtern zur Feedbackunterdrückung weiterhin eine Filtereinheit welche unterschiedliche Raummaterialen berücksichtigt, um so verschiedene Absorptions- und Reflexionsparameter in den zu verhallenden Raum einfließen zu lassen. Die erfassten Mikrofonsignale werden, wie beschrieben, in freipositionierbaren Quellen wieder abgebildet und mit den vorhandenen Raumeigenschaften beaufschlagt wieder vom Mikrofon erfasst, was zu einer Regeneration der Raumakustik führt.
  • Fig. 6 illustriert ein grundsätzliches Konzept bestimmter Ausführungsbeispiele. Dargestellt ist ein Lautsprecher-Array, das, wie in Fig. 6 gezeigt, 12 Lautsprecher 611, 612, 613 umfasst. In realen Ausfürungsformen wird die Anzahl der Lautsprecher oftmals deutlich größer sein und z.B. 60, 100, 200, 300 oder mehr Lautsprecher umfassen. Dargestellt sind außerdem vier virtuelle Wände 621, 622, 623, 624.
  • Im Folgenden wird der Lautsprecher 611 und die virtuelle Wand 621 näher betrachtet. Diese bilden ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar (611, 621). Auch jede beliebige andere Kombination aus einem der Lautsprecher und einer der virtuellen Wände bildet ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar. Der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand wird durch einen Pfeil d gekennzeichnet. In Fig. 6 ist außerdem eine Mehrzahl von Mikrofonen 631, 632, 633 vorgesehen. Der Einfachheit halber wird angenommen, dass ein Mikrophon 631 durch Aufnahme von Schallwellen ein Audiosignal erzeugt, das über den Lautsprecher 611 wiedergegeben werden soll. Dabei soll das von Lautsprecher 611 wiedergegebene Signal einer Reflexion der von dem Mikrofon 631 aufgenommenen Schallwellen an der virtuellen Wand 621 entsprechen. Dies bedeutet, dass das vom Mikrophon aufgenommene Signal erst mit einer zeitlichen Verzögerung durch den Lautsprecher 611 wiedergegeben werden darf, der von dem Abstand von Lautsprecher und virtueller Wand abhängt: Je größer der Abstand zwischen virtueller Wand 621 und Lautsprecher 611, umso größer wird die zeitliche Verzögerung, d.h. der Delay-Wert, mit dem das vom Mikrofon 631 aufgenommene Signal am Lautsprecher 611 wiederzugeben ist. Fig. 6 zeigt durch die gestrichelte Linie 629 eine Verschiebung der virtuellen Wand 621, wobei sich der Abstand der virtuellen Wand vom Lautsprecher 611 von d auf 2d erhöht. Der Delay-Wert wird entsprechend größer.
  • In einer speziellen Ausführungsform kann man den Delay-Wert nach der Formel: Delay = d + c * p 1
    Figure imgb0001
    berechnen, wobei d der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand des Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares ist, c ein konstanter Wert ist, und p1 eine Proportionalitätskonstante größer 0 ist. Der Delay-Wert wird somit umso größer, je größer der Abstand zwischen Lautsprecher und virtueller Wand ist.
  • Je größer der Abstand zwischen virtueller Wand und Lautsprecher wird, desto kleiner ist in einer Ausführungsform auch der Amplitudenfaktor zu wählen, da auch die Amplitude einer realen Schallquelle umso kleiner wird, je weiter man sich von einer Schallquelle entfernt befindet, wobei die virtuelle Schallquelle hier die virtuelle Wand darstellt, die scheinbar eine Schallwelle reflektiert. Der Amplitudenfaktor ist dabei der Faktor, mit dem die Amplitude eines der Ausgangssignale zu modifizieren ist, um ein modifiziertes Signal zu erhalten, das an einem der Lautsprecher auszugeben ist.
  • In einer speziellen Ausführungsform kann man den Amplitudenfaktor nach der Formel: Amplituden - Faktor = 1 / d + h * p 2
    Figure imgb0002
    berechnen, wobei d der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand des Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares ist, h ein konstanter Wert ist, und p2 eine Proportionalitätskonstante größer 0 ist. In bevorzugten Ausführungsformen wird die Proportionalitätskonstante p2 und so gewählt, dass der Amplitudenfaktor immer einen Wert größer 0 und kleiner 1 annimmt.
  • Grundsätzlich lässt sich durch eine Vergrößerung des Delay-Werts eine Nachhallzeitverlängerung herbeiführen.
  • Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die aktuelle Position 729 der virtuellen Wand derart geändert wird, dass die aktuelle Position 729 der virtuellen Wand drehbar gegenüber ihrer alten Position 721 verändert wurde. Der Abstand der alten Position der virtuellen Wand von Lautsprecher 711 ist durch Pfeil e, der Abstand der neuen Position der virtuellen Wand von dem Lautsprecher 711 ist durch Pfeil f dargestellt.
  • Obwohl einige Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Analog stellen Aspekte, die in dem Kontext eines Verfahrensschrittes beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
  • Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm oder Signal kann auf einem digitalen Speichermedium gespeichert sein oder kann auf einem Übertragungsmedium übertragen werden, wie z.B. einem drahtlosen Übertragungsmedium oder einem verdrahteten Übertragungsmedium, wie z.B. dem Internet.
  • Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums erfolgen, wie z.B. einer Diskette, einer DVD, einer CD, einem ROM, einem PROM, einem EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind, zusammenzuarbeiten), so dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird.
  • Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung weisen einen nicht vorübergehenden Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen auf, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuarbeiten, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
  • Im Allgemeinen können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode wirksam ist zum Ausführen von einem der Verfahren, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Der Programmcode kann z.B. auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
  • Andere Ausführungsbeispiele weisen das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren auf, gespeichert auf einem maschinenlesbaren Träger.
  • Anders ausgedrückt ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist daher ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), der aufgezeichnet auf demselben das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren aufweist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein Datenstrom oder eine Reihe aus Signalen, die das Computerprogramm darstellen zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren. Der Datenstrom oder die Signalreihe können z.B. konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung übertragen zu werden, z.B. über das Internet.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist eine Verarbeitungseinrichtung auf, z.B. einen Computer, oder eine programmierbare Logikvorrichtung, die zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren konfiguriert oder angepasst ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel weist einen Computer auf, auf dem das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine programmierbare Logikvorrichtung (z.B. ein feldprogrammierbares Gate-Array) verwendet werden, um einige oder alle der Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gate-Array mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise durch jegliche Hardware-Vorrichtung ausgeführt.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung, umfassend:
    ein Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation,
    einen Signalprozessor (120) zur Erzeugung einer Mehrzahl von Audioausgangssignalen für eine Mehrzahl von Lautsprechern basierend auf einer Mehrzahl von Audioeingangssignalen, die von einer Mehrzahl von Mikrofonen aufgenommen wurden, und basierend auf der Wellenfeldsyntheseinformation, und
    eine Bedieneinheit (130) zur Festlegung einer virtuellen Position ein oder mehrerer virtueller Wände,
    wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, die Wellenfeldsyntheseinformation basierend auf der virtuellen Position der ein oder mehreren virtuellen Wände zu berechnen, und
    wobei für wenigstens eine der virtuellen Wände die virtuelle Position durch die Bedieneinheit (130) einstellbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, Delay-Werte und Amplitudenfaktor-Werte als Wellenfeldsyntheseinformation zu berechnen, wobei der Delay-Wert die Verzögerung angibt, um die eines der Audioeingangssignale verzögert an einem der Lautsprecher wiedergegeben wird, und wobei der Amplitudenfaktor angibt, um welchem Faktor die Amplitude eines der Audioeingangssignale modifiziert wird, um ein modifiziertes Signal zu erhalten, das an einem der Lautsprecher ausgegeben wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, zu jedem Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar für einen Zeitpunkt einen Delay-Wert und einen Amplitudenfaktor-Wert zu berechnen, wobei ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar, ein Paar aus einem der Lautsprecher und einer der virtuellen Wände ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, den Delay-Wert und den Amplitudenfaktor-Wert für ein Lautsprecher-virtuelle Wand-Paar basierend auf dem Abstand von dem Lautsprecher und der virtuellen Wand des Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares zu berechnen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, den Delay-Wert eines Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares umso größer festzusetzen, je größer der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Modul (110) zur Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation dafür ausgelegt ist, den Amplituden-Wert eines Lautsprecher-virtuelle Wand-Paares umso kleiner festzusetzen, je größer der Abstand zwischen dem Lautsprecher und der virtuellen Wand ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bedieneinheit (130) dafür ausgelegt ist, dass wenigstens eine der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass die virtuelle Wand beliebig parallel gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bedieneinheit (130) dafür ausgelegt ist, dass wenigstens eine der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass die virtuelle Wand beliebig drehbar gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei für alle der virtuellen Wände die virtuelle Position durch die Bedieneinheit (130) einstellbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bedieneinheit (130) dafür ausgelegt ist, dass jede der virtuellen Wände aus einer ersten virtuellen Position in eine zweite virtuelle Position verschiebbar ist, so dass jede virtuelle Wand beliebig parallel und drehbar gegenüber ihrer ersten Position verschiebbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung des Weiteren ein parametrisches Filter umfasst zur Filterung von Resonanzfrequenzen.
  12. Verfahren zur Nachhallzeitverlängerung, umfassend:
    Festlegung einer virtuellen Position ein oder mehrerer virtueller Wände,
    Empfangen einer Mehrzahl von Audioeingangssignalen, die von einer Mehrzahl von Mikrofonen aufgenommen wurden,
    Berechnung von Wellenfeldsyntheseinformation, und
    Erzeugung einer Mehrzahl von Audioausgangssignalen für eine Mehrzahl von Lautsprechern basierend auf den Audioeingangssignalen und basierend auf der Wellenfeldsyntheseinformation,
    wobei die Wellenfeldsyntheseinformation basierend auf der virtuellen Position der ein oder mehreren virtuellen Wände berechnet wird, und
    wobei für wenigstens eine der virtuellen Wände die virtuelle Position einstellbar ist.
  13. Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 12, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner abläuft.
  14. Elektroakustisches System zur Nachhallzeitverlängerung, umfassend:
    eine Mehrzahl von Mikrofonen (350; 411, 412),
    eine Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und
    ein Lautsprecherarray umfassend eine Mehrzahl von Lautsprechern (370; 481, 482),
    wobei die Mehrzahl von Mikrofonen (350; 411, 412) dafür ausgelegt sind, eine Mehrzahl von Audioeingangssignalen zu erzeugen, die in die Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung eingespeist werden, und wobei die Mehrzahl von Lautsprechern (370; 481, 482) des Lautsprecherarrays dafür ausgelegt sind, die Audioausgangssignale von der Vorrichtung zur Nachhallzeitverlängerung eingespeist zu bekommen und die eingespeisten Audioausgangssignale wiederzugeben.
  15. Verfahren zur Nachhallzeitverlängerung mittels eines elektroakustischen Systems, umfassend:
    Aufnehmen einer Mehrzahl von Audioeingangssignalen von einer Mehrzahl von Mikrofonen,
    Durchführen des Verfahrens zur Nachhallzeitverlängerung nach Anspruch 12, um eine Mehrzahl von Audioausgangssignalen zu erzeugen, wobei der Schritt des Empfangens der Mehrzahl von Audioeingangssignalen umfasst, dass diejenige Mehrzahl von Audioeingangssignalen empfangen wird, die von der Mehrzahl von Mikrofonen aufgenommen wurde, und
    Ausgeben der Mehrzahl von Audioausgangssignalen mittels eines Lautsprecherarrays umfassend eine Mehrzahl von Lautsprechern.
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