Es besteht ein steigender Bedarf an neuen Technologien und innovativen Produkten im Bereich der Unterhaltungselektro- nik. Dabei ist es eine wichtige Voraussetzung für den Er- folg neuer multimedialer Systeme, optimale Funktionalitäten bzw. Fähigkeiten anzubieten. Erreicht wird das durch den Einsatz digitaler Technologien und insbesondere der Compu- tertechnik. Beispiele hierfür sind die Applikationen, die einen verbesserten realitätsnahen audiovisuellen Eindruck bieten. Bei bisherigen Audiosystemen liegt ein wesentlicher Schwachpunkt in der Qualität der räumlichen Schallwiederga- be von natürlichen, aber auch von virtuellen Umgebungen.

Verfahren zur mehrkanaligen Lautsprecherwiedergabe von Au- diosignalen sind seit vielen Jahren bekannt und standardi- siert. Alle üblichen Techniken besitzen den Nachteil, dass sowohl der Aufstellungsort der Lautsprecher als auch die Position des Hörers dem Übertragungsformat bereits einge- prägt sind. Bei falscher Anordnung der Lautsprecher im Be- zug auf den Hörer leidet die Audioqualität deutlich. Ein optimaler Klang ist nur in einem kleinen Bereich des Wie- dergaberaums, dem so genannten Sweet Spot, möglich.

Ein besserer natürlicher Raumeindruck sowie eine stärkere Einhüllung bei der Audiowiedergabe kann mit Hilfe einer neuen Technologie erreicht werden. Die Grundlagen dieser Technologie, die so genannte Wellenfeldsynthese (WFS ; WFS = Wave-Field Synthesis), wurden 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 Rech- nerleistung und Übertragungsraten wurde die Wellenfeldsyn- these 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. In wenigen Jahren sollen auch erste Wellenfeldsynthese- Anwendungen für den Konsumerbereich auf den Markt kommen.

Die Grundidee von WFS basiert auf der Anwendung des Huy- gens'schen Prinzips der Wellentheorie : Jeder Punkt, der von einer Welle erfasst wird, ist Aus- gangspunkt 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 einfachs- ten Fall, einer einzelnen wiederzugebenden Punktquelle und einer linearen Anordnung der Lautsprecher, müssen die Au- diosignale eines jeden Lautsprechers mit einer Zeitverzöge- rung und Amplitudenskalierung so gespeist werden, dass sich die abgestrahlten Klangfelder der einzelnen Lautsprecher richtig überlagern. Bei mehreren Schallquellen wird für je- de Quelle der Beitrag zu jedem Lautsprecher getrennt be- rechnet und die resultierenden Signale addiert. In einem Raum mit reflektierenden Wänden können auch Reflexionen als zusätzliche Quellen über das Lautsprecherarray wiedergege- ben werden. Der Aufwand bei der Berechnung hängt daher stark von der Anzahl der Schallquellen, den Reflexionsei-

genschaften des Aufnahmeraums und der Anzahl der Lautspre- cher 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 Ma- ße können virtuelle Schallquellen sogar zwischen dem realen Lautsprecherarray und dem Hörer positioniert werden.

Obgleich die Wellenfeldsynthese für Umgebungen gut funktio- niert, deren Beschaffenheiten bekannt sind, treten doch Un- regelmäßigkeiten auf, wenn sich die Beschaffenheit ändert bzw. wenn die Wellenfeldsynthese auf der Basis einer Umge- bungsbeschaffenheit ausgeführt wird, die nicht mit der tat- sächlichen Beschaffenheit der Umgebung übereinstimmt.

Die Technik der Wellenfeldsynthese kann jedoch ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden, um eine visuelle Wahrneh- mung um eine entsprechende räumliche Audiowahrnehmung zu ergänzen. Bisher stand bei der Produktion in virtuellen Studios die Vermittlung eines authentischen visuellen Ein- drucks der virtuellen Szene im Vordergrund. Der zum Bild passende akustische Eindruck wird in der Regel durch manu- elle Arbeitsschritte in der sogenannten Postproduktion nachträglich dem Audiosignal aufgeprägt oder als zu aufwen- dig und zeitintensiv in der Realisierung eingestuft und da- her vernachlässigt. Dadurch kommt es üblicherweise zu einem Widerspruch der einzelnen Sinnesempfindungen, der dazu führt, daß der entworfene Raum, d. h. die entworfene Szene, als weniger authentisch empfunden wird.

In der Fachveröffentlichung"Subjective experiments on the effects of combining spatialized audio and 2D video projec- tion in audio-visual systems", W. de Bruijn und M. Boone, AES convention paper 5582,10. bis 13. Mai 2002, München, werden subjektive Experimente bezüglich der Auswirkungen

des Kombinierens von räumlichem Audio und einer zweidimen- sionalen Videoprojektion in audiovisuellen Systemen darge- stellt. Insbesondere wird hervorgehoben, daß zwei in einer unterschiedlichen Entfernung zu einer Kamera stehende Spre- cher, die nahezu hintereinander stehen, von einem Betrach- ter besser verstanden werden können, wenn mit Hilfe der Wellenfeldsynthese die zwei hintereinander stehenden Perso- nen als unterschiedliche virtuelle Schallquellen aufgefaßt und rekonstruiert werden. In diesem Fall hat sich durch subjektive Tests herausgestellt, daß ein Zuhörer die beiden gleichzeitig sprechenden Sprecher getrennt voneinander bes- ser verstehen und unterscheiden kann.

In einem Tagungsbeitrag zum 46. internationalen wissen- schaftlichen Kolloquium in Ilmenau vom 24. bis 27. Septem- ber 2001 mit dem Titel Automatisierte Anpassung der Akus- tik an virtuelle Räume", U. Reiter, F. Melchior und C. Sei- del, wird ein Ansatz vorgestellt, Tonnachbearbeitungspro- zesse zu automatisieren. Hierzu werden die für die Visuali- sierung notwendigen Parameter eines Film-Sets, wie z. B.

Raumgröße, Textur der Oberflächen oder Kameraposition und Position der Akteure auf ihre akustische Relevanz hin über- prüft, woraufhin entsprechende Steuerdaten generiert wer- den. Diese beeinflussen dann automatisiert die zur Postpro- duktion eingesetzten Effekt-und Nachbearbeitungsprozesse, wie z. B. die Anpassung der Sprecherlautstärkenabhängigkeit von der Entfernung zur Kamera oder die Nachhallzeit in Ab- hängigkeit von Raumgröße und Wandbeschaffenheit. Hierbei besteht das Ziel darin, den visuellen Eindruck einer virtu- ellen Szene für eine gesteigerte Realitätsempfindung zu verstärken.

Es soll ein"Hören mit den Ohren der Kamera"ermöglicht werden, um eine Szene echter erscheinen zu lassen. Hierbei wird eine möglichst hohe Korrelation zwischen Schalle- reignisort im Bild und Hörereignisort im Surroundfeld ange- strebt. Das bedeutet, daß Schallquellenpositionen ständig einem Bild angepaßt sein sollen. Kameraparameter, wie z. B.

Zoom, sollen in die Tongestaltung ebenso mit einbezogen werden wie eine Position von zwei Lautsprechern L und R.

Hierzu werden Trackingdaten eines virtuellen Studios zusam- men mit einem zugehörigen Timecode vom System in eine Datei geschrieben. Gleichzeitig werden Bild, Ton und Timecode auf einer MAZ aufgezeichnet. Das Camdump-File wird zu einem Computer übertragen, der daraus Steuerdaten für eine Audio- workstation geniert und synchron zum von der MAZ stammen- den Bild über eine MIDI-Schnittstelle ausgibt. Die eigent- liche Audiobearbeitung wie Positionierung der Schallquelle im Surroundfeld und Einfügen von frühen Reflexionen und Nachhall findet innerhalb der Audioworkstation statt. Das Signal wird für ein 5. 1-Surround-Lautsprechersystem aufbe- reitet.

Kamera-Tracking-Parameter genauso wie Positionen von Schallquellen im Aufnahme-Setting können bei realen Film- Sets aufgezeichnet werden. Solche Daten können auch in vir- tuellen Studios erzeugt werden.

In einem virtuellen Studio steht ein Schauspieler oder Mo- derator allein in einem Aufnahmeraum. Insbesondere steht er vor einer blauen Wand, die auch als Blue-Box oder Blue- Panel bezeichnet wird. Auf diese Blauwand ist ein Muster aus blauen und hellblauen Streifen aufgebracht. Das beson- dere an diesem Muster ist, daß die Streifen unterschiedlich breit sind und sich somit eine Vielzahl von Streifen- Kombinationen ergeben. Aufgrund der einmaligen Streifen- Kombinationen auf der Blauwand ist es bei der Nachbearbei- tung, wenn die Blauwand durch einen virtuellen Hintergrund ersetzt wird, möglich, genau zu bestimmen, in welche Rich- tung die Kamera blickt. Mit Hilfe dieser Informationen kann der Rechner den Hintergrund für den aktuellen Kamerablick- winkel ermitteln. Ferner werden Sensoren an der Kamera aus- gewertet, die zusätzliche Kameraparameter erfassen und aus- geben. Typische Parameter einer Kamera, die mittels Senso- rik erfaßt werden, sind die drei Translationsgrade x, y, z, die drei Rotationsgrade, die auch als Roll, Tilt, Pan be-

zeichnet werden, und die Brennweite bzw. der Zoom, der gleichbedeutend mit der Information über den Öffnungswinkel der Kamera ist.

Damit die genaue Position der Kamera auch ohne Bilderken- nung und ohne aufwendige Sensortechnik bestimmt werden kann, kann man auch ein Tracking-System einsetzen, das aus mehreren Infrarot-Kameras besteht, die die Position eines an der Kamera befestigten Infrarot-Sensors ermitteln. Somit ist auch die Position der Kamera bestimmt. Mit den von der Sensorik gelieferten Kameraparametern und den von der Bil- derkennung ausgewerteten Streifen-Informationen kann ein Echtzeitrechner nun den Hintergrund für das aktuelle Bild berechnen. Hierauf wird der Blau-Farbton, den der blaue Hintergrund hatte, aus dem Bild entfernt, so daß statt dem blauen Hintergrund der virtuelle Hintergrund eingespielt wird.

In der Mehrzahl der Fälle wird ein Konzept verfolgt, bei dem es darum geht, einen akustischen Gesamteindruck der vi- suell abgebildeten Szenerie zu bekommen. Dieses lässt sich gut mit dem aus der Bildgestaltung stammenden Begriff der "Totalen"umschreiben. Dieser"totale"Klangeindruck bleibt meist über alle Einstellungen in einer Szene konstant, ob- wohl sich der optische Blickwinkel auf die Dinge meist stark ändert. So werden optische Details durch entsprechen- de Einstellungen herausgehoben oder in den Hintergrund ge- stellt. Auch Gegenschüsse bei der filmischen Dialoggestal- tung werden vom Ton nicht nachvollzogen.

Daher besteht der Bedarf, den Zuschauer akustisch in eine audiovisuelle Szene einzubetten. Hierbei bildet die Lein- wand oder Bildfläche die Blickrichtung und den Blickwinkel des Zuschauers. Dies bedeutet, daß der Ton dem Bild in der Form nachgeführt werden soll, daß er stets mit dem gesehe- nen Bild übereinstimmt. Dies wird insbesondere für virtuel- le Studios noch wichtiger, da es typischerweise keine Kor- relation zwischen dem Ton der Moderation beispielsweise und

der Umgebung gibt, in der sich der Moderator gerade befin- det. Um einen audiovisuellen Gesamteindruck der Szene zu bekommen, muß ein zum gerenderten Bild passender Raumein- druck simuliert werden. Eine wesentliche subjektive Eigen- schaft bei einem solchen klanglichen Konzept ist in diesem Zusammenhang der Ort einer Schallquelle, wie ihn ein Bet- rachter beispielsweise einer Kinoleinwand empfindet.

Im Audiobereich läßt sich also durch die Technik der Wel- lenfeldsynthese (WFS) ein guter räumlicher Klang für eine großen Hörerbereich erzielen. Wie es ausgeführt worden ist, basiert die Wellenfeldsynthese auf dem Prinzip von Huygens, nach welchem sich Wellenfronten durch Überlagerung von Ele- mentarwellen 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 es bereits ausgeführt worden ist, arbeitet das Wellen- feldsynthesesystem auf der Basis des Huygens-Prinzips und rekonstruiert eine gegebene Wellenform beispielsweise einer virtuellen Quelle, die in einem bestimmten Abstand zu einem Vorführbereich bzw. zu einem Hörer in dem Vorführbereich 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 Einzellaut- sprecher 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 durch-

führt, daß der Hörer den Eindruck hat, daß er nicht von vielen Einzellautsprechern"beschallt"wird, sondern ledig- lich von einem einzigen Lautsprecher an der Position der virtuellen Quelle.

Für mehrere virtuelle Quellen in einem Wellenfeldsynthese- setting 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. berech- net, um dann die Komponentensignale aufzuaddieren, um schließlich das tatsächliche Lautsprechersignal zu erhal- ten. Im Falle von beispielsweise drei virtuellen Quellen würde die Überlagerung der Lautsprechersignale aller akti- ven 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 posi- tionierten 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 Po- sition 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 Lautsprechersig- nal unmittelbar darstellt, wenn nur eine virtuellen Quelle vorhanden ist, oder das nach Addition mit weiteren Kompo- nentensignalen für den betrachteten Lautsprecher von ande- ren virtuellen Quellen dann zum Lautsprechersignal für den betrachteten Lautsprecher beiträgt.

Typische Wellenfeldsynthesealgorithmen arbeiten unabhängig davon, wie viele Lautsprecher im Lautsprecherarray vorhan- den sind. Die der Wellenfeldsynthese zugrundeliegende Theo- rie besteht darin, daß jedes beliebige Schallfeld durch ei-

ne unendlich hohe Anzahl von Einzellautsprechern exakt re- konstruiert werden kann, wobei die einzelnen Einzellaut- sprecher unendlich nahe zueinander angeordnet sind. In der Praxis kann jedoch weder die unendlich hohe Anzahl noch die unendlich nahe Anordnung realisiert werden. Statt dessen existiert eine begrenzte Anzahl von Lautsprechern, die zu- dem in bestimmten vorgegebenen Abständen zueinander ange- ordnet 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.

Ferner existieren verschiedene Szenarien, dahingehend, daß das Lautsprecherarray nur, wenn ein Kinosaal betrachtet wird, z. B. auf der Seite der Kinoleinwand angeordnet ist.

In diesem Fall würde das Wellenfeldsynthesemodul Lautspre- chersignale für diese Lautsprecher erzeugen, wobei die Lautsprechersignale für diese Lautsprecher normalerweise dieselben sein werden wie für entsprechende Lautsprecher in einem Lautsprecherarray, das sich nicht nur über die Seite eines Kinos beispielsweise erstreckt, an der die Leinwand angeordnet ist, sondern das auch links, rechts und hinter dem Zuhörerraum angeordnet ist. Dieses"360°"- Lautsprecherarray wird natürlich eine bessere Annäherung an ein exaktes Wellenfeld schaffen als lediglich ein einseiti- ges Array, beispielsweise vor den Zuschauern. Dennoch sind die Lautsprechersignale für die Lautsprecher, die sich vor den Zuschauern befinden, in beiden Fällen die gleichen.

Dies bedeutet, daß ein Wellenfeldsynthesemodul typischer- weise keine Rückkopplung dahingehend erhält, wie viele Lautsprecher vorhanden sind bzw. ob es sich um ein einsei- tiges oder mehrseitiges oder gar um ein 360°-Array handelt oder nicht. Anders ausgedrückt berechnet eine Wellenfeld- syntheseeinrichtung ein Lautsprechersignal für einen Laut- sprecher aufgrund der Position des Lautsprechers und unab-

hängig davon, welche weiteren Lautsprecher noch vorhanden sind oder nicht vorhanden sind.

Nachfolgend wird anhand von Fig. 9 auf eine Artefaktproble- matik eingegangen, die sich ergibt, wenn sich eine virtuel- le Quelle 900 in einem Zuhörraum 902 befindet, der durch ein um den Raum angeordnetes Lautsprecherarray 904 defi- niert ist, das bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbei- spiel Arraygruppen 904a, 904b, 904c und 904d aufweist.

Durch eine in Fig. 9 nicht gezeigte Berechnungseinrichtung werden für die zu den Lautsprecher-Unterarrays 904a, 904b, 904c, 904d gehörigen Lautsprecher, von denen einer bei- spielhaft als 906 bezeichnet ist, Treibersignale erzeugt.

Zur Rekonstruktion einer virtuellen Quelle 900, die bei dem in Fig. 9 gezeigten Bild als punktförmig strahlende Quelle angenommen wird, werden die Treibersignale für die einzel- nen Lautsprecher 904 so geliefert, daß die von den Laut- sprechern abgegebenen Schallsignale bzw. Wellenfronten auf die virtuelle Position der virtuellen Quelle 900 fokussiert werden. Selbstverständlich gibt jeder Lautsprecher 904 zu- nächst in seiner Hauptstrahlungsrichtung, also typischer- weise senkrecht zur Lautsprechermembran, ein Schallsignal ab. Aufgrund der gegenseitigen Überlagerungen der Schall- signale der einzelnen Lautsprecher, die durch die auf den Gesetzen der Wellenfeldsynthese basierenden Treibersignale bewirkt wird, findet jedoch eine Fokussierung der Wellen- fronten auf die virtuelle Position der virtuellen Quelle 900 statt, wie es durch die von den einzelnen Lautsprechern ausgehenden gestrichelten Linien (z. B. 910) dargestellt ist. Der Lautsprecher, von dem die gestrichelte Linie 910 ausgeht, erzeugt ebenso wie alle anderen Lautsprecher ein Lautsprechersignal, das zu der virtuellen Quelle hinläuft,

und zwar so, daß eine zu der gestrichelten Linie 910 zuge- hörige durchgezogene Linie, die mit einer Pfeilspitze abge- schlossen ist und in Fig. 9 mit 912 bezeichnet ist, gewis- sermaßen das Nutzsignal der virtuellen Quelle darstellt.

Entsprechend ist die zu der virtuellen Quelle 900 hinlau- fende Wellenfront durch eine weitere gestrichelte Linie 914 dargestellt, die zu einem Nutzsignal 916 der virtuellen Quelle 900 führt, wie es durch die mit einem Pfeil abge- schlossene durchgezogene Linie 916 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß sich in dem Zuhörerraum 902 prinzipiell zwei Wellenfelder überlagern. Das eine Wellenfeld sind bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sämtliche gestri- chelte Linien, die die Fokussierung der Lautsprechersignale auf die Position der virtuellen Quelle 900 darstellen sol- len. Zum anderen existiert das"Nutz"-Wellenfeld, das durch die in Fig. 9 mit einem Pfeil abgeschlossenen durchgezoge- nen Linien (z. B. 912 und 916) dargestellt ist. Aufgrund der Überlagerung dieser beiden Wellenfelder, nämlich einer- seits des"Erzeugungs-Wellenfelds"und anderseits des "Nutz-Wellenfelds"entstehen im gesamten Zuhörerraum 902 Artefakte. Diese Artefakte sind systembedingt, da die vir- tuelle Quelle 900 innerhalb des Arrays positioniert ist und da an der Position der virtuellen Quelle kein Lautsprecher vorgesehen ist, der eine Punktstrahlcharakteristik hat.

In anderen Worten ausgedrückt würde zur Erzeugung des Nutz- signals auf der Seite der virtuellen Quelle 900, auf der in Fig. 9 die durchgezogene Linie 916 eingezeichnet ist, ein Signal des Lautsprecher-Unterarrays 904a und ein Lautspre- chersignal von zumindest den unteren Teilen der Lautspre- cherarrays 904b und 904d erzeugt werden. Um jedoch anderer- seits auf der Seite der virtuellen Quelle, auf der die

durchgezogene Linie 912 eingezeichnet ist, ein Signal der virtuellen Quelle 900 als Nutzsignal zu erzeugen, würde ei- ne Wellenfront von dem Lautsprecher-Unterarray 904c sowie von zumindest Teilen der Lautsprecher-Arrays 904d und 904b, die typischerweise oberhalb der virtuellen Quelle sein wer- den, erzeugt werden. Damit kommt es, wie es ausgeführt wor- den ist, im gesamten Zuhörerraum 902 zu Artefakten, da der Zuhörer sowohl das Erzeugungs-Wellenfeld, das mit den ge- strichelten Linien in Fig. 9 skizziert ist, als auch das Nutz-Wellenfeld hören wird, das in Fig. 9 mit den durchge- zogenen Linien gekennzeichnet ist.

Eigentlich möchte der Zuhörer jedoch lediglich das Nutz- Wellenfeld, also das Wellenfeld, das durch die durchgezoge- nen Linien, die mit einem Pfeil abgeschlossen sind, hören, während er natürlich kein Interesse an dem Erzeugungs- Wellenfeld hat, das durch die gestrichelten Linien in Fig.

9 dargestellt ist. Da der Zuhörer jedoch, wie es ausgeführt worden ist, beide Wellenfelder hört, kommt es zu uner- wünschten Artefakten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wellenfeldsynthesekonzept mit zumindest reduzierten Arte- fakten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Wellenfeldsynthesevorrichtung nach Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Treiben eines Ar- rays von Lautsprechern nach Patentanspruch 15 oder ein Com- puter-Programm nach Patentanspruch 16 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Reduktion bzw. Eliminierung von Artefakten auf- grund des"Erzeugungs-Wellenfelds", wie es Bezug nehmend

auf Fig. 9 erläutert worden ist, dadurch erreicht wird, daß lediglich eine Teil-Rekonstruktion des Wellenfelds einer virtuellen Quelle durchgeführt wird, indem nicht alle Laut- sprecher des Lautsprecherarrays mit Treibersignalkomponen- ten versorgt werden, sondern indem zunächst relevante Laut- sprecher des Lautsprecherarrays auf der Basis der Position der virtuellen Quelle ermittelt werden, wonach für die als relevant ermittelten Lautsprecher Treibersignalkomponenten auf der Basis des Audiosignals für die virtuelle Quelle be- rechnet werden, und wobei dann lediglich die relevanten Lautsprecher mit für dieselben berechneten Treibersignal- komponenten bedient werden, während die nicht-relevanten Lautsprecher nicht mit Treibersignalkomponenten aufgrund des der virtuellen Quelle zugeordneten Audiosignals bedient werden.

Damit wird lediglich ein Teil des Nutz-Wellenfeldes einer virtuellen Quelle rekonstruiert, wobei dieses zu rekon- struierende Teil-Wellenfeld beliebig bestimmbar ist. Insbe- sondere wird erfindungsgemäß abhängig von einer bestimmten Zuhörerposition eine Schallemission der Lautsprecher unter- drückt, die derart bezüglich der Zuhörerposition und der virtuellen Quelle angeordnet sind, daß sich die Zuhörerpo- sition zwischen der virtuellen Quelle und den Lautsprechern befindet.

Die Lautsprecher, bei denen dies der Fall ist, sind nicht- relevante Lautsprecher und werden somit auch nicht ange- steuert, um in dem Teilraum, in dem sich die Zuhörerpositi- on befindet, das Erzeugungs-Wellenfeld zu unterdrücken, so daß der Zuhörer an seiner Zuhörerposition nur noch das Nutz-Wellenfeld der virtuellen Quelle wahrnimmt und somit einen Artefakt-freien Hörgenuß haben wird.

Dies führt jedoch dazu, daß auf der entgegengesetzten Seite der virtuellen Quelle, also auf der Seite der virtuellen Quelle, wo die relevanten Lautsprecher sitzen, nur noch das Erzeugungs-Wellenfeld vorhanden ist, daß jedoch dort das Nutz-Wellenfeld deaktiviert wird. Ein Zuhörer wird daher auf dieser Seite einen deutlich reduzierten Hörgenuß haben da hier nur das Erzeugungs-Wellenfeld existiert, nicht je- doch das Nutz-Wellenfeld bezüglich einer virtuellen Quelle.

Nachdem typischerweise jedoch mehrere virtuellen Quellen an mehreren Positionen vorhanden sein werden, und nachdem es oft der Fall sein wird, daß die virtuelle Position nicht in der Mitte des Zuhörerraums sein wird, sondern an einem Rand, ist die Verringerung des Höreindrucks auf der "schlechten"Seite des Zuhörerraums, also in dem Bereich des Zuhörerraums, der sich bezüglich der virtuellen Quelle auf der entgegengesetzten Seite der zur Relevanzermittlung herangezogenen definierten Zuhörerposition befindet, nicht so gravierend, so daß dieser Qualitätsverlust im Hinblick auf den Gesamtgewinn auf den gesamten Zuhörerraum bzw. auf die Mehrheit der Zuhörer bezogen hinnehmbar ist.

In anderen Worten ausgedrückt ist die Einrichtung zum Er- mitteln der relevanten Lautsprecher des Lautsprecherarrays auf der Basis der Position der virtuellen Quelle und der definierten Positionen der Lautsprecher wirksam, um Arte- fakte aufgrund von Lautsprechersignalen des"Erzeugungs- Wellenfelds"zu reduzieren, die sich entgegengesetzt zu ei- ner Richtung von der virtuellen Quelle zu der definierten Zuhörerposition bewegen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden-für Quellen außerhalb des Zuhörerraums- sämtliche Lautsprecher als nicht-relevant für eine virtuel- len Quelle ermittelt, bei denen ein Winkel zwischen ihrer Hauptstrahlungsrichtung und der Richtung von der virtuellen Quelle durch diesen Lautsprecher größer als 90 Grad ist.

Dies bedeutet, daß ein Vektor von der virtuellen Quelle zum Lautsprecher keine Richtungskomponente hat, die parallel zu einer Hauptstrahlungsrichtung eines Lautsprechers ist. Ist dies der Fall, so wird der Lautsprecher als nicht-relevant ermittelt, da dieser Lautsprecher dann nicht in der Lage sein wird, zu der Rekonstruktion eines Wellenfelds beizu- tragen, das sich von der virtuellen Quelle zur Zuhörerposi- tion ausbreiten soll und nicht umgekehrt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass für die vor- stehenden Betrachtungen ein gewissermaßen halbkreisförmiges Strahlungsfeld des Lautsprechers betrachtet wird, in dem seine Hauptstrahlungsrichtung liegt, das also vor dem Laut- sprecher ist. Eventuelle zusätzliche Abstrahlungen nach hinten werden dabei nicht berücksichtigt. Hat also eine solche zusätzliche Abstrahlung"nach hinten"eine Rich- tungskomponente, so wird diese ignoriert und spielt somit bei der Bestimmung der Lautsprecher keine Rolle.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem als Lautsprecherarray ein Linienarray verwendet wird, mit dem eine sogenannte Receiver-Linie in dem Zuhörerraum erzeugt werden kann, die prinzipiell belie- bige Formen annehmen kann, wie es in der Dissertation mit dem Titel"Sound Reproduction by Wave Field Synthesis", Ed- win N. G. Verheijen, 1998, dargelegt ist, wird der Zuhörer- raum auf der Basis der Receiver-Linie, für die die Wellen-

feldrekonstruktion optimal ist, in zwei Halbräume aufge- teilt. Eine Linie, die parallel zur Receiver-Linie ist und durch die virtuelle Position läuft, teilt den Zuhörerraum in einen ersten und in einen zweiten Halbraum. In dem Halb- raum, in dem sich die Zuhörerposition befindet, werden sämtliche Lautsprecher als nicht-relevant ermittelt, um in diesem Halbraum, in dem ein guter Audioeindruck sein soll, das Erzeugungs-Wellenfeld aufgrund der virtuellen Quelle zu deaktivieren. Im anderen Halbraum dagegen werden alle Laut- sprecher als relevant ermittelt, um das in dem Halbraum, in dem sich die Zuhörerposition befindet, für einen guten Au- dioeindruck nötige Nutz-Wellenfeld der virtuellen Quelle zu erzeugen.

Die vorstehenden Betrachtungen beziehen sich auf eine vir- tuelle Quelle mit einer virtuellen Position im Zuhörerraum.

Befindet sich dagegen eine virtuellen Quelle an einer vir- tuellen Position außerhalb des Zuhörerraums, so wird es be- vorzugt, sämtliche Lautsprecher, die jenseits der Receiver- Linie liegen, als nicht-relevante Lautsprecher zu ermit- teln. Gleichzeitig werden Lautsprecher als nicht-relevant bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermittelt, bei denen der Winkel zwischen der Lautsprecherachse, also der Hauptstrahlungsrichtung, und einer Linie durch die virtuelle Quelle einerseits und den betrachteten Lautsprecher andererseits nicht größer als 90 Grad ist, um wiederum das Erzeugungs-Wellenfeld für Kompo- nenten der virtuellen Quelle außerhalb des Raums, die von dem Zuhörerraum abgewandt sind, zu eliminieren, derart, daß im Zuhörerraum lediglich das Nutz-Wellenfeld der virtuellen Quelle vorhanden ist. Anders ausgedrückt werden wiederum die Lautsprecher deaktiviert, die Lautsprechersignale emit- tieren, die eine Richtung haben, die zu der Richtung von

der virtuellen Quelle zu der Zuhörerposition entgegenge- setzt gerichtet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Wel- lenfeldsynthesevorrichtung ; Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Wellenfeldsyntheseum- gebung ; Fig. 3 eine detailliertere Darstellung der in Fig. 2 ge- zeigten Wellenfeldsyntheseumgebung ; Fig. 4 eine Darstellung der Situation bei einer virtuel- len Quelle außerhalb des Zuhörerraums zur Kenn- zeichnung der relevanten Lautsprecher und der nicht-relevanten Lautsprecher für die virtuelle Quelle ; Fig. 5 eine Darstellung der Winkelbeziehung zwischen ei- ner virtuellen Quelle und einer Lautsprecherach- se ; Fig. 6 eine Darstellung der Situation bei einer virtuel- len Quelle innerhalb des Zuhörerraums ; Fig. 7 eine detailliertere Darstellung der Situation ei- ner virtuellen Quelle innerhalb des Zuhörerraums ;

Fig. 8 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Wellen- feldsynthesesystems mit Wellenfeldsynthesemodul und Lautsprecherarray in einem Vorführbereich ; und Fig. 9 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Re- konstruktion eines Wellenfelds einer punktförmig strahlenden virtuellen Quelle.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Wellenfeldsynthesevorrichtung. Die Wellenfeldsynthesevor- richtung dient zum Treiben eines Arrays von Lautsprechern mit Treibersignalen. Die Lautsprecher sind, wie es anhand von Fig. 8 noch erläutert werden wird, an unterschiedlichen definierten Positionen eines Zuhörerraums angeordnet, wie es auf dem Gebiet der Wellenfeldsynthese bekannt ist. Ein Treibersignal für einen Lautsprecher basiert einerseits auf einem Audiosignal, das einer virtuellen Quelle zugeordnet ist, die eine virtuelle Position bezüglich des Lautspre- cherarrays hat, und andererseits auf der definierten Posi- tion des Lautsprechers, für den das Treibersignal bestimmt ist.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß in einem Wel- lenfeldsynthese-Setting typischerweise mehrere virtuelle Quellen existieren werden, die an verschiedenen virtuellen Positionen angeordnet sind. Die Wellenfeldsynthesevorrich- tung ist ausgebildet, um in diesem Fall für jede virtuelle Quelle eine Treibersignalkomponente für einen Lautsprecher zu berechnen, wobei dann die Treibersignalkomponenten für einen betrachteten Lautsprecher, die aufgrund der verschie- denen virtuellen Quellen berechnet worden sind, zusammenge- faßt werden, um schließlich das Treibersignal für den Laut-

sprecher zu erhalten, in das somit mehrere virtuelle Quel- len bzw. die mehreren virtuellen Quellen zugeordneten Au- diosignale eingehen.

Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Wellenfeldsynthese- vorrichtung umfaßt eine Einrichtung 10 zum Ermitteln von relevanten Lautsprechern des Lautsprecherarrays. Die Ein- richtung 10 ist ausgebildet, um die Ermittlung auf der Ba- sis einer virtuellen Position der virtuellen Quelle durch- zuführen, die über einen ersten Eingang 12 zugeführt wird.

Ferner arbeitet die Einrichtung 10 zum Ermitteln auf der Basis der Position des gerade betrachteten Lautsprechers, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Prinzipblockschaltbild über einen weiteren Eingang 14 der Einrichtung zugeführt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Positionen der Lautspre- cher im Lautsprecher-Array typischerweise fest vorgegeben sind und beispielsweise innerhalb der Einrichtung 10 in Form einer Tabelle beispielsweise abgespeichert sein wer- den, also nicht unbedingt über einen eigenen Eingang 14 zu- geführt werden müssen. Schließlich arbeitet die Einrichtung 10 zum Ermitteln von relevanten Lautsprechern auf der Basis einer betrachteten Zuhörerposition, die über einen weiteren Eingang 16 zugeführt werden kann. Auch an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Zuhörerposition bzw. bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Halbraum von Zuhörerpo- sitionen, die Artefakt-frei bedient werden sollen, nicht jedesmal sich ändern wird, sondern ebenfalls fest einge- stellt sein kann. Je nach Ausführungsform kann somit die Zuhörerposition bzw. die mehreren Zuhörerpositionen, die sich dort befinden, wo das Erzeugungs-Wellenfeld deakti- viert wird, ständig ändern oder aber fest vorgegeben sein.

Wie es später noch erläutert werden wird, wird es bevor- zugt, auf der Basis der Receiver-Linie, die wiederum eben- falls vorzugsweise durch den Mittelpunkt des Zuhörerraums gelegt wird, die definierte Zuhörerposition für jede virtu- elle Quelle einerseits und jede Position jeder virtuellen Quelle andererseits zu bestimmen, derart, daß der Zuhörer- positionseingang 16 verwendet wird, um die relevanten Laut- sprecher des Lautsprecherarrays zu ermitteln.

Die Einrichtung 10 ist ausgebildet, um Artefakte aufgrund von Lautsprechern zu reduzieren oder zu eliminieren, die Lautsprechersignale ausgeben, die sich entgegengesetzt zu einer Richtung von der virtuellen Quelle zu der Zuhörerpo- sition bewegen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- dung nicht nur die Lautsprecher deaktiviert werden, die ge- nau entgegengesetzt zu der Richtung von der virtuellen Quelle zu der Zuhörerposition emittieren, sondern daß eben- falls Lautsprecher als nicht-relevant ermittelt werden, de- ren Emissionsrichtung eine Komponente hat, die entgegenge- setzt zu der Richtung von der virtuellen Quelle zu der Zu- hörerposition ist, oder die nur eine Komponente haben, die senkrecht zu der Richtung von der virtuellen Quelle zu der Zuhörerposition ist.

Die Einrichtung 10 ist ausgebildet, um die relevanten Laut- sprecher zu identifizieren, und um diese Informationen über einen Ausgang 18 einer Einrichtung 20 zum Berechnen der Treibersignalkomponenten für die relevanten Lautsprecher zu übermitteln. Die Einrichtung 20 ist als übliches Wellen- feldsynthesemodul ausgebildet, dahingehend, daß sie auf der Basis der Wellenfeldsynthesetechnik Treibersignalkomponen- ten für Lautsprecher berechnet, wobei sich die Treibersig-

nalkomponenten für die Lautsprecher untereinander in einer Verzögerung (Delay) und einer Skalierung, also einer Dämp- fung/Verstärkung, unterscheiden werden, wobei jedoch abge- sehen von der Delay einerseits und der Skalierung anderer- seits die Folge von Abtastwerten in einer Treibersignalkom- ponente dieselbe sein wird, wie sie für eine virtuelle Quelle vorgegeben ist, also gleich dem Audiosignal sein wird, das der virtuellen Quelle zugeordnet ist.

Die Einrichtung 20 zum Berechnen ist ausgebildet, um die Treibersignalkomponenten für die relevanten Lautsprecher an einem Ausgang 22 auszugeben und einer Einrichtung 24 zuzu- führen. Die Einrichtung 24 dient zum Liefern der Treiber- signalkomponenten für eine virtuelle Quelle zu den relevan- ten Lautsprechern, während keine Treibersignalkomponenten für die virtuelle Quelle an nicht-relevante Lautsprecher übermittelt werden, um damit das"Erzeugungs-Wellenfeld", das anhand der Fig. 9 erläutert worden ist, in einem Be- reich des Zuhörerraums zu unterdrücken, in dem sich die de- finierte Zuhörerposition befindet.

Nachfolgend wird Bezug nehmend auf die Fig. 2 und 3 auf die allgemeine Funktionalität des Wellenfeldsynthesemoduls all- gemein bzw. auf das Berechnen der Treibersignale für die Lautsprecher eingegangen, also die Berechnung der Lautspre- chersignale auf der Basis der Treibersignalkomponenten bzw.

Komponentensignale erläutert. Zunächst wird jedoch noch an- hand von Fig. 8 eine übliche Wellenfeldsynthese- Gesamtumgebung dargestellt.

Bevor detailliert auf die vorliegende Erfindung eingegangen wird, wird nachfolgend anhand von Fig. 8 der prinzipielle Aufbau eines Wellenfeldsynthesesystems dargestellt. Das Wellenfeldsynthesesystem hat ein Lautsprecherarray 800, das

bezüglich eines Vorführbereichs 802 platziert ist. Im ein- zelnen umfaßt das in Fig. 8 gezeigte Lautsprecherarray, das ein 360°-Array ist, vier Arrayseiten 800a, 800b, 800c und 800d. Ist der Vorführbereich 802 z. B. ein Kinosaal, so wird bezüglich der Konventionen vorne/hinten oder rechts/links davon ausgegangen, daß sich die Kinoleinwand auf derselben Seite des Vorführbereichs 802 befindet, an der auch das Teil-Array 800c angeordnet ist. In diesem Fall würde der Betrachter, der an dem hier so genannten Optimal- Punkt P in dem Vorführbereich 802 sitzt, nach vorne, also auf die Leinwand, sehen. Hinter dem Zuschauer würde sich dann das Teil-Array 800a befinden, während sich links vom Zuschauer das Teil-Array 800d befinden würde, und während sich rechts vom Zuschauer das Teil-Array 800b befinden wür- de. Jedes Lautsprecherarray besteht aus einer Anzahl von verschiedenen Einzellautsprechern 808, die jeweils mit ei- genen Lautsprechersignalen angesteuert werden, die von ei- nem Wellenfeldsynthesemodul 810 über einen in Fig. 8 ledig- lich schematisch gezeigten Datenbus 812 bereitgestellt wer- den. Das Wellenfeldsynthesemodul ist ausgebildet, um unter Verwendung der Informationen über z. B. Art und Lage der Lautsprecher bezüglich des Vorführbereichs 802, also von Lautsprecher-Informationen (LS-Infos), und gegebenenfalls mit sonstigen Inputs Lautsprechersignale für die einzelnen Lautsprecher 808 zu berechnen, die jeweils von den Audi- otracks für virtuelle Quellen, denen ferner Positionsinfor- mationen zugeordnet sind, gemäß den bekannten Wellenfeld- synthesealgorithmen abgeleitet werden. Das Wellenfeldsyn- thesemodul kann ferner noch weitere Eingaben erhalten, wie beispielsweise Informationen über die Raumakustik des Vor- führbereichs etc.

Die nachfolgenden Ausführungen zur vorliegenden Erfindung können prinzipiell für jeden Punkt P in dem Vorführbereich durchgeführt werden. Der Optimal-Punkt kann somit an jeder beliebigen Stelle im Vorführbereich 802 liegen. Es kann auch mehrere Optimal-Punkte, z. B. auf einer Optimal-Linie, geben. Um jedoch möglichst gute Verhältnisse für möglichst

viele Punkte im Vorführbereich 802 zu erhalten, wird es be- vorzugt, den Optimal-Punkt bzw. die Optimal-Linie in der Mitte bzw. am Schwerpunkt des Wellenfeldsynthesesystems, das durch die Lautsprecher-Teilarrays 800a, 800b, 800c, 800d definiert ist, anzunehmen.

Eine detailliertere Darstellung des Wellenfeldsynthesemo- duls 800 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 Bezug nehmend auf das Wellenfeldsynthesemodul 200 in Fig. 2 bzw. auf die in Fig. 3 detailliert dargestellte Anordnung gege- ben.

Fig. 2 zeigt eine Wellenfeldsyntheseumgebung, in der die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Zentrum einer Wellenfeldsyntheseumgebung ist ein Wellenfeldsynthe- semodul 200, das diverse Eingänge 202,204, 206 und 208 so- wie diverse Ausgänge 210,212, 214,216 umfaßt. Über Ein- gänge 202 bis 204 werden dem Wellenfeldsynthesemodul ver- schieden Audiosignale für virtuelle Quellen zugeführt. So empfängt der Eingang 202 z. B. ein Audiosignal der virtuel- len Quelle 1 sowie zugeordnete Positionsinformationen der virtuellen Quelle. In einem Kinosetting beispielsweise wäre das Audiosignal 1 z. B. die Sprache eines Schauspielers, der sich von einer linken Seite der Leinwand zu einer rech- ten Seite der Leinwand und möglicherweise zusätzlich noch vom Zuschauer weg bzw. zum Zuschauer hin bewegt. Das Audio- signal 1 wäre dann die tatsächliche Sprache dieses Schau- spielers, während die Positionsinformationen als Funktion der Zeit die zu einem bestimmten Zeitpunkt aktuelle Positi- on des ersten Schauspielers im Aufnahmesetting darstellt.

Dagegen wäre das Audiosignal n die Sprache beispielsweise eines weiteren Schauspielers, der sich gleich oder anders als der erste Schauspieler bewegt. Die aktuelle Position des anderen Schauspielers, dem das Audiosignal n zugeordnet ist, wird durch mit dem Audiosignal n synchronisierte Posi- tionsinformationen dem Wellenfeldsynthesemodul 200 mitge- teilt. In der Praxis existieren verschiedene virtuelle Quellen je nach Aufnahmesetting, wobei das Audiosignal je-

der virtuellen Quelle als eigener Audiotrack dem Wellen- feldsynthesemodul 200 zugeführt wird.

Wie es vorstehend dargelegt worden ist, speist ein Wellen- feldsynthesemodul eine Vielzahl von Lautsprechern LS1, LS2, LS3, LSm durch Ausgabe von Lautsprechersignalen über die Ausgänge 210 bis 216 zu den einzelnen Lautsprechern. Dem Wellenfeldsynthesemodul 200 werden über den Eingang 206 die Positionen der einzelnen Lautsprecher in einem Wiedergabe- setting, wie beispielsweise einem Kinosaal mitgeteilt. Im Kinosaal befinden sich um den Kinozuschauer herum gruppiert viele einzelne Lautsprecher, die in Arrays vorzugsweise derart angeordnet sind, daß sich sowohl vor dem Zuschauer, also beispielsweise hinter der Leinwand, als auch hinter dem Zuschauer sowie rechts und links des Zuschauers Laut- sprecher befinden. Ferner können dem Wellenfeldsynthesemo- dul 200 noch sonstige Eingaben mitgeteilt werden, wie bei- spielsweise Informationen über die Raumakustik etc., um in einem Kinosaal die tatsächliche während des Aufnahmeset- tings herrschende Raumakustik simulieren zu können.

Allgemein gesagt wird das Lautsprechersignal, das bei- spielsweise dem Lautsprecher LS1 über den Ausgang 210 zuge- führt wird, eine Überlagerung von Komponentensignalen der virtuellen Quellen sein, dahingehend, daß das Lautsprecher- signal für den Lautsprecher LS1 eine erste Komponente, die auf die virtuelle Quelle 1 zurückgeht, eine zweite Kompo- nente, die auf die virtuelle Quelle 2 zurückgeht, sowie ei- ne n-te Komponente, die auf die virtuelle Quelle n zurück- geht, umfassen. Die einzelnen Komponentensignale werden li- near superponiert, also nach ihrer Berechnung addiert, um die lineare Superposition am Ohr des Zuhörers nachzubilden, der in einem realen Setting eine lineare Überlagerung der von ihm wahrnehmbaren Schallquellen hören wird.

Nachfolgend wird Bezug nehmend auf Fig. 3 eine detaillier- tere Ausgestaltung des Wellenfeldsynthesemoduls 200 darge- legt. Das Wellenfeldsynthesemodul 200 hat einen stark pa-

rallelen Aufbau dahingehend, daß ausgehend von dem Audio- signal für jede virtuelle Quelle und ausgehend von den Po- sitionsinformationen für die entsprechende virtuelle Quelle zunächst Verzögerungsinformationen Vi sowie Skalierungsfak- toren SFi berechnet werden, die von den Positionsinformati- onen und der Position des gerade betrachteten Lautspre- chers, z. B. dem Lautsprecher mit der Ordnungsnummer j, al- so LSj, abhängen. Die Berechnung einer Verzögerungsinforma- tion Vi sowie eines Skalierungsfaktors SFi aufgrund der Po- sitionsinformationen einer virtuellen Quelle und der Lage des betrachteten Lautsprechers j geschieht durch bekannte Algorithmen, die in Einrichtungen 300,302, 304,306 imple- mentiert sind. Auf der Basis der Verzögerungsinformationen Vi (t) und SFi (t) sowie auf der Basis des der einzelnen vir- tuellen 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 Einrich- tungen, 310,312, 314,316, wie sie in Fig. 3 schematisch dargestellt sind. Fig. 3 zeigt ferner gewissermaßen eine "Blitzlichtaufnahme"zum Zeitpunkt tA für die einzelnen Komponentensignale. Die einzelnen Komponentensignale werden dann durch einen Summierer 320 summiert, um den diskreten Wert für den aktuellen Zeitpunkt tA des Lautsprechersignals für den Lautsprecher j zu ermitteln, der dann für den Aus- gang (beispielsweise der Ausgang 214, wenn der Lautsprecher j der Lautsprecher LS3 ist), dem Lautsprecher zugeführt werden kann.

Wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird zunächst für jede virtuelle Quelle einzeln ein aufgrund einer Verzögerung und einer Skalierung mit einem Skalierungsfaktor zu einem aktu- ellen Zeitpunkt gültiger Wert berechnet, wonach sämtliche Komponentensignale für einen Lautsprecher aufgrund der ver- schiedenen virtuellen Quellen summiert werden. Wäre bei- spielsweise nur eine virtuelle Quelle vorhanden, so würde der Summierer entfallen, und das am Ausgang des Summierers in Fig. 3 anliegende Signal würde z. B. dem Signal entspre-

chen, 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 Ausgang 322 von Fig. 3 der Wert eines Lautsprechersignals erhalten wird, das eine Überlagerung der Komponentensignale für die- sen Lautsprecher aufgrund der verschiedenen virtuellen Quellen 1, 2,3,..., n ist. Eine Anordnung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, wäre prinzipiell für jeden Lautsprecher 808 im Wellenfeldsynthesemodul 810 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.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unterschieden, ob sich die virtuelle Quelle innerhalb des Zuhörerraums befindet, oder ob sich die vir- tuelle Quelle außerhalb des Zuhörerraums befindet. Die Si- tuation der virtuellen Quelle innerhalb des Zuhörerraums wird anhand von Fig. 4 dargestellt, während die Situation der virtuellen Quelle innerhalb des Zuhörerraums anhand von Fig. 6 erläutert werden wird.

In Fig. 4 ist ein Zuhörerraum 902 dargestellt, wobei sich jedoch die virtuelle Quelle 900 außerhalb des Zuhörerraums befindet. Ferner ist in Fig. 4 eine Receiver-Linie 400 dar- gestellt, die derart definiert ist, daß auf ihr eine opti- male Wellensynthese stattfindet. Bei einem bevorzugten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Recei- ver-Linie 400, die für jede virtuelle Quelle einzeln be- rechnet wird, so definiert, daß sie einerseits durch den Mittelpunkt 402 des Zuhörerraums verläuft und andererseits senkrecht zu einer Linie 404 ist, die sich von der virtuel- len Quelle 900 zu dem Mittelpunkt 402 des Zuhörerraums er- streckt. Die Receiver-Linie 400 bildet die Grenze zwischen

den relevanten Lautsprechern, die sich auf der zur virtuel- len Quelle 900 zugewandten Seite der Receiver-Linie 400 be- finden, und den nicht-relevanten Lautsprechern, die sich auf der anderen Seite der Receiver-Linie befinden. Die Be- stimmung der oberhalb der Receiver-Linie 400 liegenden Lautsprecher als relevante Lautsprecher (vorzugsweise noch unter Berücksichtigung des 90°-Kriteriums für virtuelle Quellen außerhalb des Raums, auf das später noch eingegan- gen wird) stellt sicher, daß zumindest sämtliche Lautspre- cher des Lautsprecher-Unterarrays 904a, die Lautsprecher- signale emittieren, die eine Komponente parallel zur Linie 404 haben, die jedoch entgegengesetzt zu der Richtung von der virtuellen Quelle 900 zu dem Mittelpunkt des Zuhörer- raums gerichtet ist, nicht mit Treibersignalkomponenten be- aufschlagt werden. Da sich die virtuelle Quelle an der in Fig. 4 gezeigten Position befindet, ist eine Artefakt- reduzierte oder sogar Artefakt-freie Wiedergabe dann er- reicht, wenn der Zuhörer, der beispielsweise auf der Recei- ver-Linie und insbesondere im Mittelpunkt des Zuhörerraums als definierter Zuhörerposition angeordnet ist, spürt, daß der Schall aus der Richtung der virtuellen Quelle 900 kommt und nicht gewissermaßen von hinten", wenn der Zuhörer an der definierten Zuhörerposition 402 in Richtung der virtu- ellen Quelle 900 sieht. So stellt es ein Artefakt dar, daß der Zuhörer, obgleich er die virtuelle Quelle vor sich sieht, eine Wellenfront wahrnimmt, die sich von seinem Rü- cken zu seiner Vorderseite ausbreitet.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß für sämtliche Lautspre- cher, die jenseits der Receiver-Linie liegen, also für die Lautsprecher auf der Seite der Receiver-Linie 400, die von der virtuellen Quelle 900 weggewandt ist, eine Anwendung

der üblichen Wellenfeldsynthese-Formen zur Berechnung der Skalierung problematisch ist.

Weiterhin wird es für Quellen außerhalb des Raumes bevor- zugt, daß nur die Lautsprecher als relevante Lautsprecher ermittelt werden, bei denen der Winkel zwischen einer Laut- sprecherachse 500 und einer Linie von der virtuellen Quelle 900 zu dem Lautsprecher nicht größer als 90 Grad ist, da dieser Lautsprecher sonst keinen Artefakt-freien Beitrag für die virtuelle Quelle 900 liefern wird, wie es anhand von Fig. 5 dargestellt ist. So wird es bevorzugt, nur die Lautsprecher als relevante Lautsprecher zu ermitteln, bei denen der Winkel a, wie er in Fig. 5 eingezeichnet ist, kleiner oder gleich 90 Grad ist.

Nachfolgend wird anhand von Fig. 6 auf die Situation einge- gangen, bei der sich die virtuelle Quelle 900 im Zuhörer- raum befindet. Insofern ähnelt die Situation in Fig. 6 der in Fig. 9 dargestellten allgemeinen Problematik. Analog zu Fig. 9 ist auch in Fig. 6 das"Erzeugungs-Wellenfeld"mit gestrichelten Linien dargestellt, während das"Nutz- Wellenfeld"mit durchgezogenen Linien, die mit einer Pfeil- spitze abgeschlossen sind, dargestellt ist. Ferner ist in Fig. 6 ebenfalls der Mittelpunkt 402 des Zuhörerraums als Beispiel für eine definierte Zuhörerposition eingezeichnet.

Wieder ist ein Lautsprecher des unteren Lautsprecher- Unterarrays 904a als Artefakt-erzeugender Lautsprecher dar- gestellt. Insbesondere ist bei dem in Fig. 6 gezeigten Bei- spiel der Zuhörerraum beispielhaft durch eine Teilungslinie 600 in einen Artefakt-freien Bereich 600a, in dem sich nach erfindungsgemäßer Bestimmung der relevanten Lautsprecher lediglich das Nutz-Wellenfeld befindet, und in einen Arte- fakt-Bereich 600b aufgeteilt, in dem sich lediglich das Er-

zeugungs-Wellenfeld befindet, in dem jedoch aufgrund der Deaktivierung der Artefakt-erzeugenden Lautsprecher für die virtuelle Quelle kein Nutz-Wellenfeld der virtuellen Quelle 900 befindet, sondern lediglich das Erzeugungs-Wellenfeld, das richtungsmäßig entgegengesetzt zu dem Nutz-Wellenfeld ist.

Die im Hinblick auf Fig. 5 dargestellte 90-Grad-Grenze e- xistiert bei dem in Fig. 6 gezeigten Szenario, bei dem sich die virtuelle Quelle 900 innerhalb des Zuhörerraums 902 be- findet, nicht, da prinzipiell alle Lautsprecher einen Bei- trag liefern können.

Da sich aber aufgrund der Artefakte der sich mit entspre- chenden Richtungen ausbreitenden Wellenfelder erfindungsge- mäß der Hörer nicht zwischen den Lautsprechern und der vir- tuellen Quelle befinden soll, um nicht das"Erzeugungs"- Wellenfeld zu hören, wird bei der Ermittlung der relevanten Lautsprecher vorgegangen, wie es nachfolgend anhand von Fig. 7 dargestellt wird. Wieder wird die Receiver-Linie 400 herangezogen, um die relevanten Lautsprecher von den nicht- relevanten Lautsprechern zu trennen. Im einzelnen wird wie- der, wie es anhand von Fig. 4 bereits erläutert wird, vor- zugsweise die Receiver-Linie für die virtuelle Quelle 900 derart positioniert, daß sie durch den Mittelpunkt 402 des Zuhörerraums bzw. des Wellenfeldsynthese-Lautsprecherarrays verläuft. Ferner wird wieder die Linie 404 von der virtuel- len Quelle 900 zu dem Mittelpunkt 402, der beispielsweise die definierte Zuhörerposition ist, konstruiert, um dann eine Teilungslinie 600 zu bilden, die parallel zu der Re- ceiver-Linie 400 ist, die jedoch durch die virtuelle Posi- tion der virtuellen Quelle 900 verläuft, wie es anhand von Fig. 7 ersichtlich ist. Damit wird der Zuhörerraum wieder

in den Artefakt-freien Bereich 600a und den Artefakt- behafteten Bereich 600b aufgeteilt, wobei der Artefakt- freie Bereich 600a der Bereich des Zuhörerraums bezüglich der Teilungslinie 600 ist, in dem sich die definierte Zuhö- rerposition 402 befindet, während der Artefakt-behaftete Bereich 600b der Bereich des Zuhörerraums ist, in dem sich der definierte Zuhörer nicht befindet.

Die Basis für die Definition der Teilungslinie 600 und da- mit der relevanten Lautsprecher einerseits und der nicht- relevanten Lautsprecher andererseits ist somit bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel die Festlegung der Re- ceiver-Linie für die Wellenfeldsynthese, die relativ frei erfolgen kann. Wie es ausgeführt worden ist, ist die Linie, für die es keinen Amplitudenfehler gibt, die Receiverlinie, während es vor und hinter der Receiver-Linie aufgrund der Tatsache, daß das Lautsprecherarray nicht vollständig drei- dimensional ist, einen geringen Fehler aus systematischen Gründen geben wird.

Ferner wird bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Mittelpunkt des Arrays als Zuhörerposition gewählt, durch den insbesondere die Receiver-Linie gehen soll, der- art, daß wenigstens in der Mitte des Zuhörerraums kein Amp- litudenfehler vorhanden ist. Darüber hinaus wird es bevor- zugt, die Receiverlinie als gerade auszuführen, obgleich beliebige Receiver-Linienformen möglich sind, wie es ausge- führt worden ist.

Ferner wird es bevorzugt, die Teilungslinie 600 senkrecht zur Geraden 404 von der virtuellen Quelle zum Mittelpunkt 402 auszuführen, derart, daß die Berechnungsmöglichkeit für

die Wellenfeldsynthese aufgrund der damit vereinfachten ge- ometrischen Verhältnisse effizienter ausführbar ist.

Ferner wird es bevorzugt, als Begrenzung für die relevanten Lautsprecher wiederum die Linie zu wählen, die parallel zur Receiver-Linie, aber durch die virtuelle Quelle statt durch den Arraymittelpunkt läuft.

Wie es bereits ausgeführt worden ist, wird es bevorzugt, für jede neue Position einer virtuellen Quelle die Situati- on der Lautsprecher zu bestimmen, also die Unterscheidung zwischen relevanten und nicht-relevanten Lautsprechern durchzuführen, um eine optimale Artefakt-reduzierte Situa- tion zumindest im größten Bereich des Zuhörerraums zu er- reichen. Dies führt jedoch dazu, daß bei der Bewegung vir- tueller Quellen Lautsprecher aufgrund der Änderung der Grenze zwischen relevanten und nicht-relevanten Lautspre- chern an-oder abgeschaltet werden. Zur Reduzierung von da- bei potentiell auftretenden leichten Knackgeräuschen insbe- sondere bei Bewegungen von virtuellen Quellen im Zuhörer- raum und bei sinusförmigen Audiosignalen wird es bevorzugt, im Falle daß ein Lautsprecher zu einem vorherigen Zeitpunkt noch kein relevanter Lautsprecher war, jedoch aufgrund ei- ner sich bewegenden virtuellen Quelle zu einem relevanten Lautsprecher geworden ist, diesen"neuerdings"relevanten Lautsprecher"weich"einzuschalten.

In anderen Worten ausgedrückt soll der Pegel eines neuer- dings für relevant erkannten Lautsprechers langsam auf sei- nen Nennpegel gebracht werden. Der Nennpegel ist hierbei der Pegel bzw. die Skalierung, die die Einrichtung zum Be- rechnen der Treibersignalkomponenten aufgrund der üblichen Wellenfeldsynthesegesetze ermittelt. Damit wird sicherge-

stellt, daß keine Pegelsprünge auftreten, insbesondere dann, wenn beispielsweise bei Quellen innerhalb des Zuhö- rerraums sich die Position stark verändert und somit von einem Zeitpunkt zum nächsten ein Lautsprecher auf einmal eine starke Signalkomponente aufgrund einer virtuellen Quelle haben wird, die zum vorherigen Zeitpunkt noch nicht vorhanden war.

Je nach Implementierung kann das"weiche"Einschalten da- hingehend stattfinden, daß innerhalb eines Zeitraums von z.

B. 10 Zeitpunkten, also 10 zeitlichen Abtastwerten des Au- diosignals, von einem Null-Pegel zum Zeitpunkt des Ein- schaltens des Lautsprechers, also zum Zeitpunkt der Bestim- mung, daß der Lautsprecher relevant ist, auf den Nenn- Pegel, der sich aufgrund der Wellenfeldsyntheseberechnungen ergibt, gegangen wird.

Die detaillierte Wahl der"Einschaltzeitdauer", also ob es sich hier um, wie vorstehend ausgeführt, 10 Zeitpunkte han- deln wird oder auch nur um zwei Zeitpunkte oder sogar um 20 Zeitpunkte, wird insbesondere von der konkreten Implemen- tierung abhängen, da auch noch sonstige Anforderungen der Wellenfeldsynthese betrachtet werden müssen, nämlich daß der Gesamtpegel der virtuellen Quelle trotzdem stimmen sollte, und daß die Lokalisierbarkeit der virtuellen Quelle nicht verloren gehen darf, wenn zu stark auf den Pegel der Treibersignalkomponenten aufgrund einer virtuellen Quelle eingewirkt wird.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die er- findungsgemäßen Manipulationen dazu führen können, daß Treibersignalkomponenten für nicht-relevante Lautsprecher, die, wie es oben ausgeführt worden sind, nicht zu den Laut-

sprechern bereitgestellt werden, die jedoch von einer Wel- lenfeldsyntheseeinrichtung berechnet werden können, dazu führen werden, daß es zu einem insgesamt wahrgenommenen re- duzierten Pegel des Audiosignals von der virtuellen Quelle kommt. Dieser Problematik kann dahingehend gegengewirkt werden, daß die Treibersignalkomponenten für die relevanten Lautsprecher angehoben werden, um insgesamt wieder einen bestimmten Soll-Pegel der virtuellen Quelle gewissermaßen am"Ohr"des Zuhörers zu erreichen. In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, Treibersignalkomponenten für Lautspre- cher, die sich gerade noch im Einschaltvorgang befinden, die also noch nicht beispielsweise 10 Zeitpunkte hinterein- ander relevant waren, von einer solchen Pegelanhebung aus- zunehmen, derart, daß zwar einerseits der Pegel der virtu- ellen Quelle ohne Pegelschwankungen wahrgenommen wird, daß jedoch andererseits das"weiche"Einschalten nicht gefähr- det wird.

Bezüglich des weichen Einschaltens sei darauf hingewiesen, daß die Amplitude der Treibersignalkomponente für einen Lautsprecher, der sich gerade im Einschaltvorgang befindet, über eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten stufenförmig, linear, sinusförmig oder auf eine beliebige andere Art und Weise monoton angehoben werden kann, je nach vorhandenen Rechenressourcen und Implementierungswünschen.

Abhängig von den insgesamten Gegebenheiten kann das erfin- dungsgemäße Verfahren zum Treiben eines Arrays von Laut- sprechern mit Treibersignalen in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammen-

wirken können, daß das Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer- Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Trä- ger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit also ein Computer-Programm mit ei- nem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Trei- ben eines Arrays von Lautsprechern realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.