Anschlussmodul für einen Schallwandler und Verfahren zum Be¬ trieb einer Beschallungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Anschlussmodul für einen Schall ^¬ wandler, insbesondere für einen Lautsprecher. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lautsprecherbaugruppe und durch die Zusammenstellung mehrerer Lautsprecherbaugruppen zu einer Beschallungsanlage betrifft sie auch eine Beschallungsanlage sowie ein Verfahren für den Betrieb einer solchen an einem IP-Netzwerk. Die Erfindung betrifft außerdem ein Schiff.

Es ist bekannt für Beschallungsanlagen ein so genanntes 10OV- System einzusetzen. Bei umfangreichen Lautsprecheranlagen müssen größere Entfernungen zwischen einem Anlagenverstärker und den Lautsprechern leitungsgebunden überwunden werden. Ein lOOV-System funktioniert grundsätzlich wie eine Energieüber¬ tragungsleitung. D.h. elektrische Leistung kann über ver- gleichsweise dünne Leitungsquerschnitte und dennoch mit ge ^¬ ringen Leitungsverlusten transportiert werden. Das bedeutet, dass das Lautsprechersignal am Anlagenverstärker mittels ei ^¬ nes Übertragers auf 100V hoch transformiert wird und am Laut ^¬ sprecher muss das 100V-Niveau auf die Nennbetriebsspannung des meist niederohmigen Lautsprechers wieder herunter trans ^¬ formiert werden. Die Qualität und die Dimensionierung dieser Übertrager sind absolut entscheidend für die Klangqualität des gesamten Systems und müssen immer wieder individuell an- gepasst werden.

Ein Lautsprecher für ein 100V-System weist einen solchen Ü- bertrager, der die entsprechende Anpassung an die niedrige Impedanz des Chassis vornimmt, auf. Zusätzlich haben die Ka ^¬ bel einen Einfluss auf die Wiedergabequalität. In ihrem Quer- schnitt zu gering gewählte Kabel verschlechtern die Qualität erheblich. Auch bei lOOV-Systemen sollten die Kabel einen Querschnitt von 1,5mm ² , bei größeren Längen, über etwa 40m,

2,5mm ² nicht unterschreiten. Auch auf die Feinlitzigkeit der Kabel ist zu achten. Bei großen Anlagen wie beispielsweise eine Sportarena oder ein Hotel ist der hohe Kosten- und In ^¬ stallationsaufwand für die Verkabelung ein Nachteil. Ein wei- terer Nachteil ist die Klangqualität, denn speziell im Be ^¬ reich tiefer Frequenzen entstehen im Kern des Übertragers ho¬ he magnetische Feldstärken. Gerät das Kernmaterial in den Be ^¬ reich der Sättigung, so arbeitet der Übertrager nicht mehr linear, hörbare Verzerrungen sind die unausweichliche Folge.

A u f g a b e der vorliegenden Erfindung ist es, ein An¬ schlussmodul für einen Schallwandler anzugeben, das gegen¬ über dem Stand der Technik mit einem deutlich reduzierten Ka¬ bel- und Installationsaufwand auskommt, damit einhergehende Zeit- und Kostenersparnis ermöglicht, mit gleichzeitiger Ver ^¬ besserung der Klangqualität. Es soll auch ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte An- Schlussmodul gemäß der Erfindung durch eine Schnittstelle zum Anschluss eines Schallwandlers an ein IP-Netzwerk gelöst. Durch das Anschlussmodul mit der erfindungsgemäßen Schnitt ^¬ stelle können Schallwandler an bestehende IP-Netzwerke ange ^¬ schlossen und betrieben werden. So ist eine Zusatzverkabelung für eine Beschallungsanlage oder für eine bestimmte Gruppen ^¬ verteilung von Lautsprechern hinfällig geworden. Bei Nutzung eines schon vorhandenen IP-Netzwerks sind Kabel- und Instal ^¬ lationsaufwand sehr gering.

Unter „IP-Netzwerk" wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Netzwerk für die Kommunikation oder den Datenaustausch nach dem Internet Protokoll verstanden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfin- düng ergeben sich aus den von dem Patentanspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

Es ist insbesondere vorteilhaft, dass die Schnittstelle mit einem Mittel zum Decodieren von über das IP-Netzwerk geführ¬ ten digitalisierten Audiodaten hergerichtet ist.

Mit einer solchen Ausführungsform lassen sich Voice-over-IP- Daten, also kodierte Audiodaten, in Analogdaten umsetzen.

Unter „Voice-over-IP" versteht man den Transport von Sprache über Datennetzwerke.

Falls das Mittel zum Decodieren ein MikroController ist, so ist das in einer Ausgestaltungsvariante besonders vorteil ^¬ haft. Da ein MikroController beliebige Logiken realisieren und annähernd jede digitale Schaltung ersetzen kann, ist er zum Dekodieren der Daten hergerichtet, insbesondere program¬ miert. Heutige MikroController sind so leistungsstark, dass sie neben der Decodierung weitere funktionelle Aufgaben in¬ nerhalb der Schnittstelle übernehmen können.

In einer weiterführenden vorzugsweisen Ausgestaltung ist der MikroController bei an das IP-Netzwerk angeschlossener Schnittstelle programmierbar, insbesondere zu Wartungs- und /oder Diagnosezwecken. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Programmcode im MikroController im eingebauten und/oder im angeschlossenen Zustand veränderbar, bzw. austauschbar ist. Es können beispielsweise Software-Updates oder Parameterlis ^¬ ten in den MikroController, ohne die Schnittstelle zu demon¬ tieren, eingespielt werden.

Eine weitere Steigerung der dynamischen Änderung und oder An¬ passung der Firmware, also der Software im MikroController, wird dadurch erreicht, dass die Schnittstelle zur Programmie ^¬ rung und/oder Wartung über das IP-Netzwerk, insbesondere aus¬ gehend von einer entfernten Warte, hergerichtet ist. Mit ei- ner solchen Ausführungsform sind einzelne Schallwandler mit ihren Anschlussmodulen von einer zentralen Leitstelle über¬ wach- und steuerbar. Ein Servicetechniker kann sich mit Hilfe

einer Fernüberwachung gezielt ein defektes oder ein software¬ technisch veraltetes Anschlussmodul heraussuchen und Maßnah¬ men ergreifen. Auch eine Parameteränderung, beispielsweise eine Ausgangsleistungsanpassung, ist aus der Ferne realisier- bar. Dies spart Zeit und Personalkosten.

Zweckmäßig ist, dass die Schnittstelle zur Datenreduzierung derart hergerichtet ist, dass zur Datenübertragung über das IP-Netzwerk ein Audiokompressionsverfahren, beispielsweise das Vorbis-Format, nutzbar ist. Durch ein Audiokompressions ^¬ verfahren ist die Datenmenge der Übertragung auf ein Vielfa ^¬ ches reduzierbar, das Netz wird entlastet und die Daten sind ohne nennenswerte Kollisionen übertragbar.

Das Vorbis-Format bzw. -Verfahren ist numerisch einfach ges¬ taltet, was den Einsatz eines einfachen MikroControllers er ^¬ laubt .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schnittstelle einen Verstärker zum Verstärken der decodierten Audiodaten auf. Die so verstärkten decodierten Audiodaten können sodann auch in einer lauten Umgebung mit einem ent¬ sprechend leistungsstarken Schallwandler wahrgenommen werden.

Vorzugsweise ist in die Schnittstelle eine Stromversorgungs ^¬ einrichtung integriert. Mit der Stromversorgungseinrichtung im Anschlussmodul ist die Schnittstelle unabhängig von einem möglichen Batteriebetrieb betreibbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stromversor¬ gungseinrichtung über das IP-Netzwerk, beispielsweise mit der Power-over-LAN-Technologie, speisbar. Für Schallwandler klei ^¬ ner oder mittlerer Leistungsklassen ist die Leistung, die mit der Power-over-LAN-Technologie bereitgestellt wird, ausrei- chend, um den MikroController und den Verstärker sicher be¬ treiben zu können.

Zweckmäßig ist, dass die Schnittstelle einzeln am IP-Netzwerk und/oder in einer Reihenschaltung, die aus mindestens zwei hintereinander geschalteten Schnittstellen besteht, am IP- Netzwerk betreibbar ist. Durch diese Möglichkeit der Ver- Schaltung ist ein mit den Anschlussmodulen ausgestattetes

Schallwandlersystem äußert flexibel und dynamisch einsetzbar. Beispielsweise kann ein einzelner Schallwandler in einem Ho¬ telzimmer oder in einer Schiffskabine den Gast oder Passagier mit Nachrichten versorgen. Der Schallwandler muss nur über das Anschlussmodul an das sowieso vorhandene IP-Netzwerk an ^¬ geschlossen werden. Mit einer Reihenschaltung von Schnitt¬ stellen kann beispielsweise ein langer Korridor versorgt wer¬ den. Zusätzlich lassen sich mit dieser Möglichkeit zum einen nochmals Kabel- und Installationskosten sparen und zum ande- ren wird eine Redundanz der Anbindung durch eine virtuelle

Ringstruktur erreicht. Dies setzt allerdings mindestens eine zweite Verbindung mit dem IP-Netzwerk voraus, beispielsweise am Anfang und am Ende der Reihenschaltung, je eine Verbindung zum IP-Netzwerk.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, dass die Schnittstelle für den Betrieb in einer Reihenschal ^¬ tung eine Durchschaltevorrichtung, beispielsweise ein Relais zum Durchschalten von Signalwegen, aufweist, derart, dass bei Unterbrechung der Stromversorgung der IP-Netzwerk-Anschluss der nachfolgenden Schnittstelle, gewährleistet ist. Durch die Durchschaltevorrichtung können Reihenschaltungen von Schnitt¬ stellen mit Vorteil sicher betrieben werden.

Zweckmäßigerweise bilden der Schallwandler und das Anschluss ^¬ modul eine bauliche Einheit, nämlich eine Lautsprecherbau ^¬ gruppe. Für den universellen Einsatz und für eine sehr einfa¬ che Montage ist die Lautsprecherbaugruppe, beispielsweise Be ^¬ standteil eines Baukasten-Systems und mit allen nach außen geführten Anschlüssen leicht in die bestehende Infrastruktur zu integrieren.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist eine Beschal ^¬ lungsanlage mit mindestens einer Lautsprecherbaugruppe und/oder mindestens einem Anschlussmodul, die durch ein IP- Netzwerk und/oder mit einem IP-Netzwerk in Verbindung stehen. Eine derartige Beschallungsanlage grenzt sich mit allen zuvor genannten Vorteilen vom Stand der Technik ab.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Beschallungs¬ anlage gekennzeichnet durch eine oder mehrere der folgenden Funktionalitäten:

- Kanalunterteilung,

- Mehrprogrammfähigkeit,

- Rufgruppenzuteilung,

- Adressierbarkeit der Rufgruppen, - Einzeladressierbarkeit der Lautsprecherbaugruppen,

- Bereitstellung einer Audio-on-Demand-Funktion,

- Diagnosemöglichkeit der Lautsprecherbaugruppen,

- dynamische Parametrierbarkeit der Lautsprecherbaugruppen.

Der Vorteil einer Kanalunterteilung bei Beschallungsanlagen besteht darin, dass verschiedene Kanäle permanent im IP- Netzwerk verfügbar sind und über die jeweils parametrierten LautSprecherbaugruppen ausgegeben werden können. D.h. eine softwaremäßige Kanaleinstellung an der Lautsprecherbaugruppe ermöglicht die Ausgabe eines anwendungsspezifischen Tonka ^¬ nals .

Ist die Anlage mehrprogrammfähig, so kann mit Vorteil an bei ^¬ spielsweise einem bestimmten Lautsprecher ein zeitlich vorge- gebenes Programm ablaufen, z.B. sind für einen Schichtbetrieb programmgesteuert verschiedene Ansagen zu verwenden.

Eine Rufgruppenzuteilung ist besonders vorteilhaft für die Bereitstellung von Informationen oder Ansagen für einen be- stimmten Personenkreis, der aber zusätzlich in der gegebenen Infrastruktur dezentralisiert angeordnet ist. Beispielsweise würden in einem Krankenhaus auf den unterschiedlichsten Sta-

tionen nur die Schwesternzimmer zu einer Rufgruppe zusammen¬ geschlossen werden.

Eine weiterführende vorteilhafte Funktion ist die Adressier- barkeit der Rufgruppen. So können dynamisch bestimmte Perso¬ nenkreise dazu genommen oder von den Ansageinformationen aus¬ geschlossen werden.

Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Beschallungsanlage auch die Funktion der Einzeladressierbarkeit auf. Dies bedeu ^¬ tet, dass beispielsweise ein Hotelgast individuelle Informa ^¬ tionen über die Beschallungsanlage in sein Hotelzimmer bekom¬ men kann. Die Voraussetzung für eine Bereitstellung von Au- dio-on-Demand ist die Einzeladressierbarkeit. Wiederum bei dem Beispiel des Hotelzimmers kann somit dem Gast ein von ihm eigens gewünschtes Hörspiel in seinem Zimmer abgespielt wer ^¬ den.

Eine Beschallungsanlage im Zusammenspiel mit mehreren leis- tungsfähigen Servern und Leitständen weist vorteilhafter¬ weise eine Diagnosemöglichkeit der Lautsprecherbaugruppen auf. An einem übergeordneten Leitstand kann somit beispiels ^¬ weise die Funktion der Lautsprecherbaugruppe überprüft wer ^¬ den, ob ein Defekt vorliegt, mit oder auf welcher Lautstärke die Baugruppe eingestellt ist, welcher Softwarestand z . Zt . im MikroController implementiert ist, welcher Parameterliste vorliegt, usw. Die dynamische Parametrierbarkeit einer Laut ^¬ sprecherbaugruppe ist dann von großem Vorteil, wenn es bei ^¬ spielsweise darum geht, jede einzelne Lautsprecherbaugruppe auf ihr individuelles Umfeld anzupassen.

Eine vorteilhafte Verwendung der Beschallungsanlage ist auf einem Schiff, welches ein IP-Netzwerk aufweist.

Die eingangs genannte Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfahren auch dadurch gelöst dass, unter Verwendung einer Schnittstelle über das IP-Netzwerk geführte digitali-

sierte Audiodaten dekodiert werden und dass, die dekodierten analogen Daten über einen an die Schnittstelle angeschlosse ^¬ nen Schallwandler hörbar gemacht werden.

Mittels Software, die aus zwei Teilen besteht, zum einen die Firmware, also die Software die in den MikroControllern bzw. in den Schnittstellen ablauffähig ist, und zum anderen die Leittechniksoftware, die die Voice-over-IP-Daten in dem IP- Netzwerk steuert, werden einzelne oder mehrere der folgenden Forderungen einer Beschallungsanlage weiterhin optional opti ^¬ miert :

- Möglichst breites Frequenzspektrum im gesamten Raum,

- Geringste Verzerrungen auch bei hohen Schalldruckpegeln,

- Ausreichende Leistungsreserven für dynamische Wiedergabe, - Berücksichtigung von Signallaufzeiten,

- Gleichmäßige Schalldruckverteilung im Raum,

- Hoher Störabstand,

- Bestmögliche Sprachverständlichkeit,

- Geringe Neigung zur akustischen Rückkopplung.

Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbei ^¬ spiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung nä¬ her erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schema- tisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigt die

FIG 1 ein Anschlussmodul für einen Schallwandler,

FIG 2 eine Lautsprecherbaugruppe,

FIG 3 eine Beschallungsanlage.

Figur 1 zeigt ein Anschlussmodul 2 zum Anschließen eines Schallwandlers 12 an ein IP-Netzwerk 6. Das Anschlussmodul 2 ist als robustes, flaches, spritzwassergeschütztes Gehäuse zur Aufnahme einer Schnittstelle 4 ausgeführt. Mittels des Anschlussmoduls 2 wird die Schnittstelle 4 mit den Anschlüs-

sen für das IP-Netzwerk 6, für einen Powerbus-A 30 und für den Schallwandler 12 versorgt. Zur physikalischen Anbindung des IP-Netzwerks 6 steht ein PHY-MAC-Baustein 22 zur Verfü ^¬ gung. Der PHY-MAC-Baustein ist ein Single-Chip Ethernet Cont- roller. Über nicht dargestellte RJ-45-Buchsen kann eine ein¬ gehende Leitung und eine ausgehende Leitung des IP-Netzwerks 6 an den PHY-MAC-Baustein 22 angeschlossen werden.

Der PHY-MAC-Baustein 22 beinhaltet eine Durchschaltevor- richtung 20. Die Durchschaltevorrichtung 20 ist als ein Re¬ lais ausgeführt und kann, bei Stromausfall, die Signalwege des IP-Netzwerkes 6 durchschalten. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das Anschlussmodul 2 in einer Reihenschaltung betrieben wird.

Der PHY-MAC-Baustein 22 steht mit einem MikroController 10 in Verbindung. In dem MikroController 10 werden die Layer-2 bis Layer-4 des Ethernet-Protokollstack per Software umgesetzt. Der MikroController 10 beinhaltet zusätzlich ein Mittel zum Dekodieren 8. Dieses Mittel zum Dekodieren 8 dient zum Deko ^¬ dieren der nach einem Audiokompressionsverfahren reduzierten Daten. Das Mittel zum Dekodieren 8 ist eine Software-Imple ^¬ mentation nach dem Audiokompressionsverfahren im Vorbis- Format, innerhalb des MikroControllers 10. Die so dekodierten Audiodaten sind die Eingangsgröße für einen D-A-Wandler 9.

Der D-A-Wandler 9 liefert als Ausgangsgröße die analogen Au ^¬ diodaten. Diese analogen Audiodaten werden einem Verstärker 16 zugeführt. Der Verstärker 16 bereitet die signalschwachen Audiodaten aus den D-A-Wandler 9 als leistungsangepasste Au- diodaten für den Schallwandler 12 auf.

Die Schnittstelle 4 wird über den Powerbus-A 30 mit Strom versorgt. Die Stromversorgungseinrichtung 18 ist direkt an den Powerbus-A 30 angeschlossen und speist den Mikrocontrol- ler 10 und den Verstärker 16.

Figur 2 zeigt eine Lautsprecherbaugruppe 38 als bauliche Ein ^¬ heit der Schnittstelle 4 mit einem Lautsprecher 14. Die Laut ^¬ sprecherbaugruppe 38 ist als robustes, witterungsbeständiges montierbares Gehäuse ausgeführt. Die Lautsprecherbaugruppe 38 hat Anschlussmöglichkeiten für ein IP-Netzwerk 6, sowohl als Eingangsgröße als auch als Ausgangsgröße. Des Weiteren ver ^¬ fügt die Lautsprecherbaugruppe 38 über einen Anschluss für die Stromversorgung mit dem Powerbus-A 30. Das in der Schnittstelle 4 erzeugte Analogsignal ist über einen integ- rierten Leistungsverstärker an den Lautsprecher 14 geführt.

Figur 3 zeigt eine Beschallungsanlage 50. Die Lautsprecher ^¬ baugruppen 41 bis 45 sind in einer Reihenschaltung verschal¬ tet. Für die Stromversorgung der Lautsprecherbaugruppen 41 bis 45 stehen zwei Powerbusse, der Powerbus-A 30 und der Po ^¬ werbus-B 32, zur Verfügung. Der Powerbus-A 30 versorgt die Lautsprecherbaugruppen 41, 43 und 45 mit Strom. Der Powerbus- B 32 versorgt die Lautsprecherbaugruppe 42 und die Lautspre ^¬ cherbaugruppe 44 mit Strom. Durch diese Art der Stromversor- gung wird eine Art Stromversorgungsredundanz aufgebaut, denn fällt die komplette Stromversorgung des Powerbus-B 32 aus, so können immer noch die Lautsprecherbaugruppen 41, 43 und 45 über den Powerbus-A 30 mit Strom versorgt werden. Die Durch- schaltevorrichtung 20, siehe Fig.l, sorgt bei den jetzt stromlosen Lautsprecherbaugruppen 42 und 44 für das Durch¬ schalten der Signalwege für das IP-Netzwerk 6.

Die Beschallungsanlage 50 hat zwei Einspeisepunkte für das IP-Netzwerk 6. Das IP-Netzwerk 6 ist über einen Switch 34 und über einen Switch 36 an die Beschallungsanlage 50 ange ^¬ schlossen. Der Switch 34 steht mit der Lautsprecherbaugruppe 41 in Verbindung. Der Switch 36 steht mit der Lautsprecher¬ baugruppe 45 in Verbindung. Durch diese Art der IP-Netzwerk- Anschaltung wird eine Informationsredundanz erreicht, denn bei Ausfall der Signalleitung zwischen dem Switch 34 und der Lautsprecherbaugruppe 41 kann die gesamte Beschallungsanlage noch über den Switch 36 durch die Verbindung zur Lautspre-

cherbaugruppe 45 mit digitalisierten Audiodaten versorgt wer¬ den.