Lautsprechereinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprechereinrichtung.

Während Lautsprecher bislang typischerweise als passive Lautsprecher vorgesehen wurden und mit einem zentralen Verstärker verbunden wurden, sind nunmehr auch dezentrale Lautsprecher mit integrierten Verstärkern bekannt.

übliche Lautsprechersysteme ermöglichen lediglich eine überwachung von Lautsprechern durch eine Impedanzmessung der Lautsprecher. Ferner muss eine Anpassung des Wiedergabepegels an die Umgebungsgeräusche manuell erfolgen und eine individuelle Anpassung einzelner Lautsprecher ist nicht ohne Weiteres möglich. Eine Anpassung an ein Umgebungsgeräusch ist oftmals nur durch änderung des Lautstärkepegels möglich.

Bekannt sind ferner Lautsprechersysteme, bei denen ein Mikrofon das Umgebungsgeräusch aufnimmt und dieses an den Lautsprecher verstärkt zuführt. Hierbei wird ein gegenphasiges Geräusch erzeugt, welches dem Störsignal entgegenwirkt (Noise Cancel- ling).

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lautsprechereinrichtung vorzusehen, welche vielseitig einsetzbar ist und ein verbessertes Ausgangssignal ausgeben kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Lautsprechereinrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Steuern einer Lautstärkeeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Somit wird eine Lautsprechereinrichtung mit mindestens einem Lautsprecher bzw. einem elektro-akustischen Wandler zum Wiedergeben von Audiosignalen und mindestens einem Mikrofon zum Aufzeichnen von Umgebungsgeräuschen vorgesehen. Die Lautsprechereinheit weist ferner einen Audioeingang zum Empfangen von wiederzugebenden Audiosignalen und eine Signalverarbeitungseinheit zum Steuern der Wiedergabe der wiederzugebenden Audiosignale durch den mindestens einen Lautsprecher in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusche auf.

Hierdurch kann die Lautsprechereinrichtung die Wiedergabe der Audiosignale automatisch an die vorhandenen Umgebungsbedingungen anpassen. Beispielsweise kann der Pegel der Wiedergabe der Audiosignale erhöht werden, wenn der Pegel der Umgebungsgeräusche ansteigt. Entsprechend kann der Pegel des wiedergegebenen Audiosignals abgesenkt werden, wenn der Pegel der Umgebungsgeräusche absinkt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgestaltet, den Lautstärkepegel und/oder eine frequenzabhängige Verstärkung des wiederzugebenden Signals in Abhängigkeit von dem durch das mindestens eine Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusch anzupassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das wiederzugebende Audiosignal auf das durch das mindestens eine Mikrofon aufgezeichnete Umgebungsgeräusch addiert und ausgegeben, um eine adaptive Maskierung der Umgebungsgeräu- sehe zu erreichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Audioeingang als Schnittstelle ausgestaltet bzw. weist eine Schnittstelle auf, über welche Statusinformationen bezüglich der Lautsprechereinheit und/oder bezüglich der durch das mindestens eine Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusche an eine externe Zentraleinheit übermit- telt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erfindungsgemäße Lautsprechereinheit als eine lokale Beschallungseinheit ausgestaltet sein.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Steuern einer Lautsprechereinrichtung. Hierbei werden Umgebungsgeräusche mittels mindestens eines Mikrofons aufgezeichnet. Wiederzugebende Audiosignale werden an einem Audioeingang empfangen. Die Wiedergabe der wiederzugebenden Audiosignale wird in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Mikrofon aufgezeichneten Umgebungsgeräusche gesteuert.

Die Erfindung betrifft den Gedanken, ein Mikrofon in oder an einem Lautsprecher vorzusehen, wobei das Mikrofon sowohl den von dem Lautsprecher abgegebenen Schall als auch den Umgebungsschall aufzeichnet. Diese Informationen werden an eine analoge oder digitale Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet, welche dazu dient, die Wiedergabe eines Audiosignals durch den Lautsprecher basierend auf den durch das Mikrofon aufgezeichneten Signalen zu beeinflussen. Optional kann ein Steuersignal bzw. Steuerinformationen von dem Lautsprecher an eine Zentraleinheit übermittelt werden. Die Lauts- prechereinrichtung weist ferner einen Eingang für Audiosignale, beispielsweise von einer Zentraleinheit, auf.

Die Erfindung betrifft somit eine Lautsprechereinrichtung mit mindestens einem Lautsprecher und mit mindestens einem Mikrofon und einer Signalverarbeitungseinheit. Die Lautsprechereinheit weist ferner einen Audioeingang zum Empfangen von Audiosignalen auf. Die von dem Mikrofon aufgezeichneten Signale werden der analogen oder digitalen Signalverarbeitungseinheit zugeführt, und das Ausgangssignal des Lautsprechers wird durch die Signalverarbeitungseinheit gesteuert. Das Mikrofon der Lautsprechereinrichtung erfasst das Schallfeld im Bereich des Lautsprechers. Das Ausgangssignal des Mikrofons wird an die Signalverarbeitungseinheit weitergegeben, welche dazu dient, den Lautsprecher basierend auf vorgegebenen Algorithmen zu steuern. Somit kann das Lautsprechersignal an das Umgebungsgeräusch angepasst werden. Ferner können die Funktionen des Lautsprechers überwacht werden. Des Weiteren ist eine Raumüberwachung ohne ein Lautsprechersignal möglich. Ferner können bestimmte Funktionen und Steuersignale in Abhängigkeit von der Umgebung ausgelöst werden.

Die Erfindung betrifft ein adaptives System, welches eine direkte Nutzung des Mikrofonsignals innerhalb eines Lautsprecher-Moduls ermöglicht. Das adaptive System kann eine Vielzahl von oben beschriebenen Lautsprechereinrichtungen aufweisen. Das adaptive

System kann die wiederzugebenden Audiosignale an die jeweiligen Lautsprechereinrichtungen verteilen. Dies kann sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen. Das adaptive System kann ebenfalls eine Zentraleinheit aufweisen. Die einzelnen Lautsprechermodule können individuell angepasst werden. Das Lautsprechermodul kann mit einem Datenanschluss versehen werden, so dass weitere Funktionen ermöglicht werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Lautsprecher- einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Lautsprechereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Lautsprechereinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Schnittstelle Dl ₁ eine (digitale) Signalverarbeitungseinheit DSP, einen Digital/Analogwandler DA1 , einen ersten Verstärker V1 , einen zweiten Ver- stärker V2 und einen Analog/Digitalwandler AD1 auf. Die Schnittstelle Dl ist dazu ausgestaltet, ein Audiosignal A zu empfangen. Die Schnittstelle Dl ist ferner dazu ausgestaltet, ein Steuersignal C zu empfangen und ein weiteres Steuersignal zu senden. In oder an der Lautsprechereinheit LE können ein erster und/oder zweiter Lautsprecher L1 , L2 und/oder ein erstes und zweites Mikrofon M1 , M2 vorgesehen werden. Alternativ dazu können auch mehr als zwei Lautsprecher und/oder mehr als zwei Mikrofone entsprechend verwendet werden. Die Signalverarbeitungseinheit DSP ist vorzugsweise als ein digitaler Signalprozessor ausgestaltet und kann die von dem ersten und/oder zweiten Mikrofon M1 , M2 aufgezeichneten Umgebungsaudiosignale (welche durch den zweiten Verstärker V2 verstärkt und durch den A/D-Wandler analog/digital gewandelt wurden) auswerten und das Audiosignal beeinflussen, welches durch den ersten und/oder zweiten Lautsprecher L1 , L2 ausgegeben wird. Der digitale Signalprozessor DSP kann ebenfalls dazu ausgestaltet sein, das codierte Audiosignal zu decodieren, damit die decodierten Audiosignale über den ersten und/oder zweiten Lautsprecher L1 , L2 ausgegeben werden können. In dem digitalen Signalprozessor DSP und/oder in der Schnittstelle Dl kann eine Sendevorrichtung zum Senden und Empfangen von Statusinformationen und/oder Steuersignalen vorgesehen werden. Die durch die beiden Mikrofone aufgezeichneten Audio-

Signale können ebenfalls über die Schnittstelle Dl an eine Zentraleinheit übermittelt werden.

Durch den digitalen Signalprozessor DSP können die durch die Mikrofone aufgezeichneten Audiosignale ausgewertet werden. Alternativ dazu können die durch die Mikrofone M1 , M2 aufgezeichneten Audiosignale durch eine externe Zentraleinheit ausgewertet werden. Durch den digitalen Signalprozessor DSP kann das Nutzsignal der Lautsprecher L1 , L2 in Abhängigkeit von den durch die Mikrofone M1 , M2 aufgezeichneten Umge- bungssignalen angepasst werden. Hierbei kann sowohl der Pegel angepasst als auch eine frequenzabhängige Verstärkung (equilizing) durchgeführt werden.

Durch eine adaptive Anpassung des Pegels und/oder der frequenzabhängigen Verstärkung kann eine Selbstregelung des Pegels bzw. der frequenzabhängigen Verstärkung erfolgen.

In dem digitalen Signalprozessor DSP kann ein maximaler Pegel des Nutzsignals gespeichert werden, so dass verhindert werden kann, dass der Lautstärkepegel der Lautspre- chereinheit zu hoch wird.

Wenn die Position des Mikrofons bezogen auf die Lautsprechereinheit bekannt ist, kann das System entsprechend kalibriert werden.

Durch die Mikrofone kann der Status der Lautsprechereinheit überwacht werden und die Statusinformationen können ggf. über die Schnittstelle Dl an eine Zentraleinheit übermit- telt werden.

Durch die adaptive Lautsprechereinheit und das darin bzw. daran angeordnete Mikrofon kann beispielsweise Sprache lokal innerhalb des Systems beispielsweise in einer Vortragssituation erfasst und verstärkt werden.

Mittels der Mikrofone können die Umgebungsgeräusche erfasst werden. Wenn die Um- gebungsgeräusche eine bestimmte Lautstärke überschreiten (beispielsweise ein vorbeifahrender Zug an einem Bahnhof), dann kann der digitale Signalprozessor dazu ausgestaltet sein, das wiederzugebende Signal bzw. eine Durchsage zu sprechen und zu wiederholen, welche beispielsweise aufgrund des Umgebungsgeräusches nicht verständlich waren. Dieser Aspekt der Erfindung kann ebenfalls zu Durchsagen in einer Messeumge-

bung, auf einem Flughafen, bei einem Fährhafen, in einem Busbahnhof oder dergleichen verwendet werden.

Mit Hilfe der Lautsprechereinrichtung gemäß der Erfindung kann ein Noise Masking erreicht werden. Dazu wird ein adaptives Maskierungsrauschen erzeugt und in Abhän- gigkeit von der Umgebungslautstärke und der Position wiedergegeben. Dies ist beispielsweise in einem Großraumbüro von Nutzen, um die Sprachsignale zu überdecken. Somit kann ein Noise Masking adaptiv zur tatsächlichen Lautstärke erfolgen.

Die Lautsprechereinrichtung gemäß der Erfindung kann ebenfalls als ein Alarmsystem verwendet werden, wobei durch die Mikrofone M1 , M2 eine akustische überwachung erfolgen kann. Wenn durch die akustische überwachung festgestellt wird, dass ein Alarmzustand eingetreten ist, dann kann dies mittels der Schnittstelle Dl an eine Zentraleinheit übermittelt werden. Zusätzlich zu den Mikrofonen können Bewegungssensoren an der Lautsprechereinheit vorgesehen werden, so dass nicht nur eine akustische, sondern auch eine Bewegungsüberwachung erfolgen kann. Die akustische überwachung und/oder die Bewegungsüberwachung kann an ein Auslösen einer Audiowiedergabe gekoppelt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Lautsprechereinheit mit einer codierbaren Empfangseinrichtung, beispielsweise einem Transponder, versehen werden. Mittels des Transponders kann beispielsweise eine kontrollierte Wiedergabe von Audiosignalen in Abhängigkeit von einer Sendeinformation erfolgen. In Abhängigkeit von Informationen, welche über einen Datenbus übertragen werden, kann die Wiedergabe von Informationen in verschiedenen Sprachen erfolgen.

In dem digitalen Signalprozessor DSP kann von den Umgebungssignalen das Nutzsignal des Lautsprechers subtrahiert werden, um die Störsignale zu bestimmen, wenn die Position des Lautsprechers und des Mikrofons bekannt sind. Alternativ bzw. zusätzlich dazu können die Störsignale in den Pausen der Nutzsignale bestimmt werden.

Gemäß der Erfindung kann ein Regelkreis durch die Lautsprecher L1 , L2, die Mikrofone M1 , M2 und den digitalen Signalprozessor ausgebildet werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die von den Mikrofonen aufgezeichneten Audiosignale nur an die digitale Signalverarbeitungseinheit DSP und nicht an eine externe Zentraleinheit weitergeleitet.

In Fig. 1 ist die Lautsprechereinheit LE mit den Mikrofonen und Lautsprechern gezeigt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Lautsprechereinheit LE auch ohne interne Lautsprecher und/oder Mikrofone vorgesehen werden. In einem derartigen Fall weist die Lautsprechereinheit LE einen Anschluss für Lautsprecher und einen An- schluss für Mikrofone auf.

Die Lautsprechereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Set-up Betriebsart auf, wobei das System mittels eines Pulses kalibriert werden kann.

Die durch die Mikrofone aufgezeichneten Umgebungsgeräusche werden gemäß der Erfindung vorzugsweise nicht dazu verwendet, eine aktive Lärmkompensation durchzuführen, sondern sie werden lediglich dazu verwendet, die Lautstärke, die Frequenz oder dergleichen des wiederzugebenden Audiosignals zu beeinflussen. Wenn z. B. durch die Mikrofone erfasst wird, dass sich der Pegel der Umgebungsgeräusche in einem Raum abgesenkt hat, so kann gemäß der Erfindung ebenfalls der Pegel der wiederzugebenden Audiosignale adaptiv abgesenkt werden.

Obwohl in dem obigen Ausführungsbeispiel eine digitale Signalverarbeitungseinheit beschrieben worden ist, kann die Erfindung ebenfalls mit einer analogen Signalverarbei- tungseinheit implementiert werden. Ggf. kann dabei der Digital/Analogwandler oder der Analog/Digitalwandler entfallen.

Mit der Lautsprechereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anpassung des auszugebenden Audiosignals an das Umgebungsgeräusch erfolgen. Dies kann beispielsweise durch eine änderung des Lautstärkepegels und/oder durch eine frequenz- abhängige Verstärkung erfolgen.

Mittels der erfindungsgemäßen Lautsprechereinrichtung kann ein maximaler Nutzpegel ebenfalls eingestellt werden.

Mittels der erfindungsgemäßen Lautsprechereinrichtung kann ein Bewegungsüberwa- chungssystem implementiert werden, beispielsweise indem Bewegungssensoren an bzw.

in der Lautsprechereinheit vorgesehen werden. Hierbei können die Ausgänge der Bewegungssensoren über die Schnittstelle Dl an eine Zentraleinheit weitergeleitet werden, wo diese entsprechend ausgewertet werden. Alternativ dazu können die Signale der Bewegungssensoren ebenfalls in der Signalverarbeitungseinheit ausgewertet werden und ggf. kann ein Alarmsignal über die Lautsprecher ausgegeben werden. Dieses Alarmsignal kann beispielsweise durch die Signalverarbeitungseinheit erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Lautsprechereinrichtung kann ein Bedienelement aufweisen, mit dem der Lautstärkepegel und/oder die frequenzabhängige Verstärkung der Lautsprechereinheit eingestellt werden kann. Die Lautsprechereinrichtung kann ferner optional weitere Audioeingänge aufweisen, so dass weitere Audiosignale an die Lautsprechereinheit LE eingegeben werden können und von der Lautsprechereinheit LE ausgegeben werden können. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lautsprechereinrichtung als eine lokale Beschallungsanlage bzw. als eine PA-Anlage verwendet werden.

Die oben beschriebene Signalverarbeitungseinheit kann sowohl digital als auch analog implementiert werden. Wenn die Signalverarbeitungseinheit analog implementiert wird, dann können die in der Fig. 1 gezeigten Digital/Analog- und Analog/Digital-Wandler entfallen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Lautsprechersystem mit einer Vielzahl von oben beschriebenen Lautsprechereinrichtungen und einer Zentraleinheit vorgesehen. Die Zentraleinheit kann dazu dienen, die Mehrzahl der Lautsprechereinrichtungen mit einem wiederzugebenden Audiosignal zu versorgen. Ferner können Steuerinformationen und/oder Signale der Mikrofone der Lautsprechereinrichtungen von den jeweiligen Lautsprechereinrichtungen an die Zentraleinheit übermittelt werden. Diese Informationen können beispielsweise Statusinformationen bezüglich der Lautsprechereinheit und/oder bezüglich der Umgebungsgeräusche aufweisen. Diese Informationen können ferner Informationen hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Lautsprechereinrichtung aufweisen, welche von der Signalverarbeitungseinheit in der jeweiligen Lautsprechereinrichtung erfasst bzw. bestimmt worden sind.

Die von den Mikrofonen in der Lautsprechereinrichtung erfassten Umgebungsgeräusche können ganz oder teilweise an die Zentraleinheit weitergeleitet werden, wo sie zu einer Raumüberwachung verwendet werden können.

Die Zentraleinheit kann ferner dazu ausgestaltet sein, codierte Audiosignale an die jeweiligen Lautsprechereinrichtungen zu übermitteln, wobei die codierten Audiosignale nur von derjenigen Lautsprechereinrichtung decodiert werden können, für welche sie bestimmt sind. Diese Lautsprechereinrichtung kann die empfangenen und decodierten Audiosigna- Ie dann mittels des internen oder mittels eines externen Lautsprechers ausgeben.

Die Kommunikation zwischen der Zentraleinheit und den Lautsprechereinrichtungen kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.