DE4102080A1 - Toneffektgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Audiosignal- Verarbeitungsgerät und insbesondere ein Toneffektgerät, wel­ ches eine Toneffektverarbeitung eines Audiosignals durch Ver­ wendung eines sog. digitalen Tonprozessors ausführt, wobei Ton hier und im folgenden auch für Klang oder Geräusch steht.

In letzter Zeit sind viele bemerkenswerte technische Entwick­ lungen auf dem Gebiet der Audiogeräte gemacht worden. Bei­ spielsweise werden bei Audiogeräten weitverbreitet stereo­ phone Systeme benutzt. Auch digitale Systeme zur Verarbeitung von Audiosignalen werden häufig benutzt. Diese Systeme machen den wiedergegebenen Ton einem originalen Ton sehr ähnlich.

Außerdem besteht in den letzten Jahren eine starke Nachfrage oder Forderung nach Toneffekt-Verarbeitungsgeräten, die ein spezielles, für die Vorliebe des Hörers geeignetes wiederge­ gebenes Tonfeld durch Verwendung eines Audioquellensignals, beispielsweise eines Musiksignals, erzeugen können.

Zur Befriedigung dieser Nachfrage gibt es ein Toneffektsystem, welches einen digitalen, beispielsweise ein Umgebungssystem genannten Tonprozessor benutzt. Bei diesem Umgebungssystem werden für Zweikanal-Audio-Eingabesignale verschiedene Signal­ prozesse ausgeführt. Folglich wird beim Ausgeben von Vier­ kanaltönen ein Tonfeld gebildet, welches Hörer umgibt.

Beispielsweise wird in "Digital Sound Processor for Sound Field Control LSI, TC933 ON" von Atsushi Kondo, Kazuhitu Nakanishi, Yoshihiro Iwamoto in TOSHIBA REVIEW, Vol. 42, No. 12, 1987, ein digitaler Tonprozessor zur Tonfeldsteuerung be­ schrieben. In "Digital Audio System" von Masahide Nagumo, Akira Sasaki, Yo Yoshida in TOSHIBA REVIEW, Vol. 42, No. 12, 1987, wird ein mit einem digitalen Tonprozessor ausgerüstetes digitales Audiosystem beschrieben.

Unter der Annahme eines Tonfeldes ähnlich dem einer Konzert­ halle wird die Akkustik der Halle als ein Element bei der Entwicklung eines Toneffektsystems betrachtet. Zur Erzeugung eines mit Präsenz, Wucht oder Eindruckskraft erfüllten Ton­ feldes werden verschiedene Zurückwerf- oder Nachhallkomponen­ ten einem Grund- oder Basiston hinzuaddiert. Wenn jedoch ein solcher Ton, der ein spezifiziertes Tonfeld annimmt, in einer Wohnung nach Fig. 5 reproduziert wird, werden in Fig. 5(c) gezeigte zusammengesetzte Töne tatsächlich gehört, die aus von einem Sprecher ausgesandten und in Fig. 5(a) gezeigten Tönen und einem durch Reflexion, beispielsweise an einer Wand in einem Raum, erzeugten und in Fig. 5(b) gezeigten zurückge­ worfenen oder nachhallenden Ton bestehen. Im Produkt-Entwick­ lungsstadium besteht auch die Notwendigkeit, niedrige oder feine Töne einzufangen, so daß das Tonfeld als auf der Basis verhältnismäßig ungleicher Töne angenommen wird. Jedoch wird im allgemeinen in einer Wohnung ein Ton wegen verschiedener Beschränkungen oft mit reduzierter Lautstärke gehört. Deshalb treten folgende Probleme auf. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird bei niedriger Lautstärke eine Komponente niedrigen Pegels des nachhallenden Tones, beispielsweise eine Nachhallkomponente mit langer Verzögerungszeit durch Raumgeräusch verdeckt, so daß sie nicht gehört werden kann. Dies hat zur Folge, daß ein Ton ohne Präsenz im Vergleich mit dem Tonfeld gehört wird, das zur Zeit der Entwicklung des Tones angenommen wird. Wenn im Gegensatz dazu der Ton mit einer Lautstärke wiedergegeben wird, die relativ zu jener zum Zeitpunkt der Entwicklung des Tones hoch ist, tritt eine Überakkustik (over acoustic) auf. Wie es aus der Fletcher-Munson-Kontur der wohlbekannten menschlichen Hörcharakteristiken entnehmbar ist, wird es im Fall niedrigen Pegels zu schwer, die Höhen und Bässe zu hören. Dies hat zur Folge, daß der reproduzierte Ton der Leistung und Klarheit entbehrt. Als die einen solchen schlechten Ton korrigierende Technik ist ein Lautstärke-Steuerschaltkreis oder dergl. wohl­ bekannt. Die alleinige Korrektur des Basis- oder Grundtones genügt jedoch nicht.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Ton- oder Audioeffektgerät anzugeben, welches einen ausstehenden oder hervorragenden Toneffekt für die Nie­ driglautstärkewiedergabe erzeugen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem gelöst durch das Vorsehen eines Toneffektgeräts, welches eine Ein­ gabeeinheit und eine Ausgabeeinheit für ein Audiosignal zum Verarbeiten von Audiosignalen aufweist. Das Toneffektgerät umfaßt eine Lautstärke-Steuereinheit zum Steuern der Laut­ stärke des Tones, eine Erfassungseinheit zum Detektieren der aufgrund der Lautstärke-Steuereinheit vorhandenen Lautstärke, mehrere Verzögerungseinheiten zum Verzögern der Audioein­ gabesignale um verschiedene Verzögerungszeiten, mehrere Pegel­ wandlereinheiten zum Erzeugen von Nachhalltönen durch Herab­ setzen des Pegels der verzögerten Audiosignale, wobei die Pegelwandlereinheiten der Zahl nach den Verzögerungseinhei­ ten entsprechen, eine Addiereinheit zum Addieren der erzeugten Nachhalltöne zum Audioeingabesignal, und eine Einheit zum im wesentlichen gleichen Ändern des Wertes, auf dem der Pegel durch die Pegelwandlereinheiten herabgesetzt ist, in Abhän­ gigkeit von der erfaßten Lautstärke.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, daß ein Toneffektgerät geschaffen ist, das eine Über­ akkustik für eine effektive Wiedergabe mit hoher Lautstärke verhindern kann.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Dieser und andere Vorteile oder Merkmale dieser Erfindung er­ geben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Be­ schreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Toneffektgeräts,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild eines in Fig. 1 gezeigten digitalen Tonprozessors,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches die variierende Kontrolle des Pegels, auf den der Pegel in einem in Fig. 2 ge­ zeigten Kontrollgerät herabgesetzt wird, zeigt,

Fig. 4(a) und 4(b) Diagramme, welche das in Fig. 1 ge­ zeigte Toneffektgerät erklären, wobei Fig. 4(a) einen Nachhallton vor Empfang einer Pegelkontrolle und Fig. 4(b) einen Nachhallton nach Empfang der Pegelkontrolle zeigt,

Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) Diagramme, welche eine Nachhall­ charakteristik in einer gängigen Wohnung erklären, wobei Fig. 5(a) von einem Sprecher abgegebene Töne, Fig. 5(b) die Akkustiken eines Raumes und Fig. 5(c) in einer gängigen Wohnung gehörte Töne zeigt, und

Fig. 6(a) und 6(b) Diagramme, welche eine Änderung der Nachhallcharakteristik bei herabgesetztem Lautstärke­ pegel des Grundtones erklären, wobei Fig. 6(a) eine Nachhallcharakteristik vor dem Herabsetzen und Fig. 6(b) eine Nachhallcharakteristik nach dem Herabsetzen zeigt.

Nach Fig. 1 empfängt ein Audiosignal-Eingangsanschluß 11 ein Audiosignal. Das Audiosignal wird von einem CD-Spieler - CD steht für Compact Disc - einem Bandspieler, einem Video­ kassettenrekorder oder einem LD-Spieler - LD steht für Laser Disc - usw. geliefert. Das Audiosignal wird durch ein Tief­ paßfilter 12 einem Analog/Digitalwandler zugeführt. Das Tief­ paßfilter 12 entfernt unerwünschte Hochfrequenzkomponenten aus dem Audiosignal. Die Audiosignalausgabe aus dem Tiefpaßfilter 12 ist analog. Der Analog/Digitalwandler 13 wandelt das ana­ loge Audiosignal in ein digitales Audiosignal um. Das digitale Audiosignal ist einem digitalem Tonprozessor 14 zugeführt. Im digitalen Tonprozessor 14 wird ein Nachhalleffektprozeß durch Hinzufügen eines Nachhallsignals zum Audiosignal ausgeführt. Die auf diese Weise erzeugten Nachhalltonsignale korrespondie­ ren beispielsweise zu Nachhalltönen in einer Konzerthalle oder anderen Tonfeldern.

Die Nachhalltonsignale werden in analoge Nachhalltonsignale durch Digital/Analogwandler 15 und 16 umgewandelt. Die ana­ logen Nachhalltonsignale werden durch Tiefpaßfilter 17 und 18 Verstärkern 19 und 20 zugeführt. Die Tiefpaßfilter 17 und 18 entfernen unerwünschte Hochfrequenzkomponenten aus den analogen Nachhalltonsignalen. Die Verstärker 19 und 20 ver­ stärken die Nachhalltonsignale und führen dann die Signale Lautsprechern 21 und 22 zu. Die Fig. 1 zeigt der Einfachheit halber nur einen Kanal des Audiosignal-Verarbeitungsgeräts. Das Audiosignal-Verarbeitungsgerät umfaßt jedoch im allge­ meinen zwei Kanäle zum Verarbeiten stereophon bezogener Signale. Dann sind tatsächlich vier Lautsprecher vorne links und rechts und hinten links und rechts angeordnet. Auf diese Weise geben die Lautsprecher für Hörer einen spezifischen Ton­ effekt gemäß den Nachhalltonsignalen. Eine Lautstärkesteuerung 23 führt eine Lautstärkesteuerung durch die Drehstellung eines Einstellanschlusses aus. Die durch den Einstellanschluß der Lautstärkesteuerung 23 erhaltene geteilte Spannung wird durch einen Analog/Digitalwandler 24 einem Mikrocomputer 25 zuge­ führt. Der Mikrocomputer 25 ist von herkömmlichem Design und herkömmlicher Konstruktion. Der Mikrocomputer 25 detektiert die Lautstärkedaten. Die vom Mikrocomputer 25 detektierten Lautstärkedaten werden dem digitalen Tonprozessor 14 zuge­ führt.

Nach Fig. 2 umfaßt der digitale Tonprozessor 14 mehrere Ver­ zögerungsleitungen 31, mehrere Pegelsteuergeräte 32 und Addie­ rer 33. Die Verzögerungsleitungen 31 verzögern das Tonsignal um jeweils verschiedene Verzögerungszeiten. Die Pegelsteuer­ geräte 32 sind entsprechend der Zahl der Verzögerungsleitungen 31 vorgesehen. Die Pegelsteuergeräte 32 erzeugen das Nachhall­ tonsignal durch Herabsetzen der Pegel der durch die Verzöge­ rungsleitungen 31 eingegebenen Audiosignale. Die Addierer 33 addieren jedes erzeugte Nachhalltonsignal dem Audiosignal hinzu.

Im digitalen Tonprozessor 14 werden die folgenden drei Zu­ stände voreingestellt:

• 1) die Verzögerungszeit jeder Verzögerungsleitung 31,
• 2) der Wert einer Herabsetzung des Lautstärkepegels durch jedes Pegelsteuergerät 32, und
• 3) die Zahl der Kombinationen der benutzten Verzögerungs­ leitung 31 und des benutzten Pegelsteuergeräts 32.

In diesen eingestellten Zuständen ist jedoch jeder Wert einer herabgesetzten Lautstärke durch jedes Pegelsteuergerät 32 in Abhängigkeit von dem durch den Mikroprozessor 25 detektierten Lautstärkedaten gleich änderbar.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen digitalen Tonprozessors 14 unter Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms beschrieben. Beim Schritt a) wird eine Lautstärke durch die Lautstärkensteuerung 23 eingestellt. Die eingestellte Lautstärke wird vom Mikrocomputer 25 detektiert.

Dann werden die Lautstärkedaten in jedes Pegelsteuergerät 32 des digitalen Tonprozessors 14 eingegeben. Als nächstes ent­ scheidet beim Schritt b) jedes Pegelsteuergerät 32, ob die vom Mikrocomputer 25 erfaßten Lautstärkedaten gleich der Lautstär­ ke bei eingestellten Zuständen des digitalen Tonprozessors 14 sind oder nicht. Wenn beide Lautstärken gleich sind, werden beim Schritt c) die Zustände des digitalen Tonprozessors 14 nicht geändert. Andererseits entscheidet beim Schritt d) das Pegelsteuergerät 32 in dem Fall, daß die Lautstärke bei ein­ gestellten Zuständen des digitalen Tonprozessors 14 nicht gleich der detektierten Lautstärke ist, ob die detektierte Lautstärke größer oder kleiner als die Lautstärke bei den eingestellten Zuständen ist. Wenn entschieden wird, daß die detektierte Lautstärke größer als die durch den digitalen Tonprozessor 14 eingestellte Lautstärke ist, erhöht beim Schritt e) jedes Pegelsteuergerät 32 den Wert des Pegels, auf den betreffendes Audiosignal abgesenkt worden ist, vom ein­ gestellten Punkt gleich. Wenn umgekehrt entschieden wird, daß die detektierten Lautstärkedaten kleiner als die durch den digitalen Tonprozessor 14 eingestellte Lautstärke ist, er­ niedrigt beim Schritt f) jedes Pegelsteuergerät 32 den Wert des Pegels, auf den ein betreffendes Audiosignal herabgesetzt worden ist, von dem eingestellten Punkt gleich. Eine Änderung des Wertes des Pegels, auf welches ein Signal herabgesetzt worden ist, wird in jedem Pegelsteuergerät 32 beispielsweise kontinuierlich oder in Stufen und in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Lautstärkepegel bei eingestellten Zuständen und den detektierten Lautstärkedaten ausgeführt.

Folglich werden die Nachhallsignalpegel für Tonwiedergabe bei kleiner Lautstärkeeinstellung gleich angehoben, so wie es in der Fig. 4 gezeigt ist. Dies hat zur Folge, daß eine Nach­ hallkomponente, die eine lange Verzögerungszeit und einen niedrigen Pegel hat, im wiedergegebenen Ton verbleiben kann. Darüber hinaus wird bei der Wiedergabe eines Tones bei großer Lautstärke eine Überakkustik effektiv verhindert.

Obgleich bei dem oben beschriebenen Beispiel die vorliegende Erfindung auf ein Gerät angewendet ist, das eine mit einem Einstellanschluß ausgerüstete Lautstärkesteuerung aufweist, ist es möglich, die Erfindung auf ein Gerät anzuwenden, das eine elektronisch gesteuerte Lautstärke aufweist. Der Mikro­ computer könnte auch einen Analog/Digitalwandler enthalten.

Claims (6)

1. Toneffektgerät zum Verarbeiten von Audioeingabesignalen und mit einer Eingabeeinrichtung und Ausgabeeinrichtung, gekennzeichnet durch

• - eine Lautstärkesteuereinrichtung (23) zum Steuern einer Tonlautstärke,
• - eine Erfassungseinrichtung (25) zum Erfassen einer durch die Lautstärkesteuereinrichtung (23) gesteuerten einge­ stellten Lautstärke zum Erzeugen einer erfaßten Lautstärke,
• - mehrere Verzögerungseinrichtungen (31) zum Verzögern der Audioeingabesignale um verschiedene Verzögerungszeiten zum Erzeugen verzögerter Audiosignale,
• - mehrere mit den Verzögerungseinrichtungen (31) verbundene Pegelwandlereinrichtungen (32) zum Erzeugen von Nachhall­ tönen durch Herabsetzen jedes verzögerten Audiosignals um einen vorbestimmten Betrag, und
• - eine Addiereinrichtung (33) zum Hinzuaddieren der Nach­ halltöne zu den Audioeingabesignalen,
• - wobei die Pegelwandlereinrichtungen (32) jeden der Beträge in Abhängigkeit von der erfaßten eingestellten Lautstärke im wesentlichen gleich ändern.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lautstärkesteuereinrichtung (23) eine Lautstärkesteuerung nach Art eines Einstellanschlusses ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lautstärkesteuerein­ richtung (23) eine elektronische Lautstärkesteuerung ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Er­ fassungseinrichtung (25) ein Mikrocomputer ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder der Be­ träge kontinuierlich in Abhängigkeit von der erfaßten Laut­ stärke geändert ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder der Be­ träge in Stufen in Abhängigkeit von der erfaßten Lautstärke geändert ist.