METHOD OF ADAPTING THE SOUND VOLUME OF A LOUDSPEAKER IN ACCORDANCE WITH THE AMBIANT NOISE LEVEL

Abstract: 1. Method for matching the volume of a loudspeaker, particularly in a mobile radio receiver such as a car radio or the like, to an interfering noise level prevailing at the location of the loudspeaker, using a controllable control amplifier for amplifying a useful signal for the loudspeaker and a microphone for detecting an acoustical signal composed of the loudspeaker output signal and the intefering noise, in which a control variable for the control amplifier is generated by means of a comparison of the electric microphone output signal with the useful signal, characterized in that the envelope curves of the useful signal and the microphone output signal are continuously checked for similarity in that the signs of the slopes of the envelope curves are continuously determined, that the signs are compared and, in the case of equality, a predetermined first value and, in the case of inequality, a predetermined second value deviating from the first value is output, and that a similarity signal proportional to the degree of similarity is generated as mean value of the output values, and that the control variable is derived from the similarity signal.

Description: Verfahren zum Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen am Laut sprecherort herrschenden Störgeräuschpegel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers,. insbesondere in einem mobilen Rundfunkempfänger, wie Autoradio oder dergleichen, an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Mit einem solchen Verfahren wird die Lautstärke entsprechend dem Geräuschpegel in der Umgebung des Lautsprechers so eingestellt, dass der Wiedergabepegel des Lautsprechers, also der Nutzsignalpegel, immer einige Dezibel (dB) grösser ist als der Störgeräuschpegel. Dadurch wird das vom Lauc- sprecher abgestrahlte Nutzsignal von dem Hörenden, unabhängig von dem jeweiligen Stärkegrad der Umweltgeräusche, in etwa immer gleich laut empfunden. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird als Stellgrösse unmittelbar die im Mikrofonausgangssignal enthaltene, vom Störgeräusch herrührende Störkomponente verwendet. Hierzu wird eine Gegenspannung erzeugt, die gleich der im Mikrofonausgangssignal enthaltenen, vom Lautsprechersignal herrührenden Nutzkomponente ist, und die Gegenspannung von der Mikrofonausgangsspannung subtrahiert. Als Differenzspannung ergibt sich bei richtiger Bemessung der Gegenspannung die Störkomponente, die als Stellgrösse auf den Regelverstärker gegeben wird. Bei einer Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens wird hierzu die Lautsprechereingangs- oder Nutzspannung auf einen Spannungsverstärker gegeben, dessen Verstärkungsfaktor entsprechend bemessen wird, da die Grösse der Nutzkomponente von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der gegenseitigen Zuordnung von Mikrofon und Lautsprecher, von der Art des Lautsprecherorts, von der Anordnung mehrerer Lautsprecher und dergleichen, abhängig ist. Zur Einstellung des Verstärkungsfaktors ist ein Abstimmglied vorgesehen, mit welchem die Spannungsverstärkung nach Anordnung des Mikrofons am Lautsprecherort solange verändert wird, bis der Einfluss des Lautsprechersignals auf die Lautstärkeeinstellung nicht mehr wahrgenommen wird. Eine solche vor Ort durchzuführende Abstimmung der Schaltungsanordnung ist aufwendig und erfordert eigens dafür geschultes Fachpersonal, so dass der Einbau von z. B. mit einer solchen Schaltungsanordnung ausgerüsteten Autoradios nicht in jeder Werkstatt zufriedenstellend durchgeführt werden kann. Zum anderen muss für eine optimale Funktion der Schaltungsanordnung die Abstimmung an sich ändernde Bedingungen des Aufstellungsorts, z, B. des Kraftfahrzeuginnenraums, angepasst werden. So ist bei vollbesetztem Rrafe- fahrzeug gegenüber einem leeren Kraftfahrzeuginnenraum unter Umständen eine Veränderung im Abgleich der Schaltungsanordnung erforderlich, damit diese optimal arbeitet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das unabhängig von Einflüssen des Lautsprecherorts ist und damit einerseits ein Abstimmen auf räumliche Gegebenheiten des Lautsprecherorts überflüssig macht und andererseits auch bei sich ändernden räumlichen Gegebenheiten des Lautsprecherorts störungsfrei funktioniert. Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist die im Mikrofonausgangssignal enthaltene elektrische Störgeräusckkomponente ebenfalls ein Mass für die Stellgrösse des Regelverstärkers, da die Hüllkurven von Mikrofonausgangssignal und dem Lautsprecher zugeführtem Nutzsignal einander um so ähnlicher sind, je geringer der im akustischen Signal enthaltene Störgeräuschanteil ist. Durch die erfindungsgemässe Ableitung der Stellgrösse für den Regelverstärker aus dem Ahnlichkeitssignal der Hüllkurven wird der Einfluss der von räumlichen Gegebenheiten des Lautsprecherorts, wie z. B. Art und Besetzung des Fahrzeuginnenraums, Lautsprecher-Mikrofon-Abstand, Lautsprecherart, Faderund Balanceeinstellung, abhängigen Kopplungsfaktoren zwischen Lautsprecher und Mikrofon einerseits und Störgeräusche und Mikrofon andererseits elimi- niert. Laufzeitverzögerungen des aus Lautsprecherausgangssignal und Störgeräusch sich zusammensetzenden akustischen Signals gegenüber dem Nutzsignal spielen praktisch keine Rolle, so dass keine Verzögerungseinrichtung für das früher eintreffende Signal erforderlich ist. Ebenso wirken sich die Laufzeitunterschiede bei Verwendung mehrerer Lautsprecher praktisch nicht aus. Darüber hinaus gibt der Xhnlichkeitsvergleich der Hüllkurven die Möglichkeit, das Verfahren digital mit Computereinsatz zu realisieren, was einerseits durch die für die Abtastung der Hüllkurven völlig ausreichende niedrige Abtastfrequenz und andererseits durch geringe Integrationszeiten für die Stellgrössengewinnung aufgrund der bereits grösseren Xhnlichkeit der Hüllkurven - im Vergleich zu den Signalen selbst - bedingt ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 2. Dadurch wird eine Integralregelung erzielt, die das Differenzsignal zu Null macht. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich auch aus Anspruch 3. Diese Massnahmen erlauben ein besonders feinfühliges Anpassen des Regelverhaltens an das subjektive Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohrs, insbesondere bei der digitalen Realisierung des Verfahrens. Der Regelbereich wird nach oben und unten begrenzt, wodurch ein Uberoder Untersteuern in Extremsituationen sicher vermieden wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich auch aus Anspruch 4. Durch diese Massnahmen kann die Rhnlichkeitsprü- fung und die Gewinnung des Ahnlichkeitssignals einfach realisiert werden. Je grösser der Störanteil im akustischen Signal ist, desto häufiger treten Steigungen mit verschiedenen Vorzeichen auf und desto kleiner wird das Ähn- lichkeitssignal. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich auch aus Anspruch 5. Durch diese Massnahmen werden auch akustische Rauschsignale ohne eigene Dynamik in die Störgeräuscherkennung und Lautstärkeanpassung einbezogen. Vorteilhaft ist dabei die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens nach Anspruch 6. Hierdurch werden die Verhältnisse bei der Anpassung an Rauschpegel ohne eigene Dynamik derart optimiert, dass für den Hörer befriedigende Ergebnisse erzielt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 7. Durch diese Massnahmen wird eine unerwünschte Erhöhung der Lautstärke nach Beendigung von Signalpausen im Nutzspannungssignal unterbunden, die dadurch bedingt ist, dass das Ähnlichkeitssignal in Signalpausen bei anwesendem Störgeräusch sehr klein wird und damit zu einer grossen Stellgrösse führt. Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens ist in Anspruch 8 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Ansprüchen 9 - 10. Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers an einen im Kraftfahrzeuginnenraum herrschenden Stör geräuschpegel im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Xhnlichkeits-Vergleichsschaltung der Schaltungsanordnung in Fig. 1, Fig. 3 jeweils ein Blockschaltbild eines Stellgrössengenerators der und 4 Schaltungsanordnung in Fig. 1 gemäss einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 5 jeweils ein Blockschaltbild einer Wichtungsvorrichtung der und 6 Schaltungsanordnung in Fig. 1 gemäss einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem mittels der Schaltungsanordnung in Fig. 1 realisierbaren Verfahren zum Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers (10) eines Autoradios an einen am Lautsprecherort, d. h. im Kraftfahrzeuginnenraum, herrschenden Störgeräuschpegel wird ein Mikrofon (11) verwendet, das das vom Lautsprecher abgestrahlte akustische Lautsprecherausgangssignal, mitunter auch Nutzsignal genannt, und das im Kraftfahrzeuginnenraum herrschende Störge- räusch gleichzeitig erfasst. Aus dem elektrischen Mikrofonausgangssignal wird eine Stellgrösse (z) für einen üblicherweise im Autoradio enthaltenen Regelverstärker (12) generiert und entsprechend das dem Lautsprecher zugeführte elektrische Nutzsignal UNutz in Abhängigkeit von dem Störgeräusch verstärkt. Zur Gewinnung der Stellgrösse (z) für den Regelverstärker (12) werden die Hüllkurven von. elektrischem Nutzsignal UNutz und elektrischem Mikrofonausgangssignal fortlaufend auf Ähnlichkeit geprüft und ein dem Xhnlichkeits- grad proportionales Ähnlichkeitssignal (x) erzeugt. Das Ahnlichkeitssignal ist um so grösser, je ähnlicher sich die beiden Hüllkurven sind. Die Hüllkurven sind sich wiederum desto ähnlicher, je geringer der Störgeräuschpegel ist. Das Ahnlichkeitssignal (x) wird nach einer ersten Methode, wie sie schaltungsmässig in Fig. 3 dargestellt ist, mit einem vorgegebenen Sollwert Uso1i verglichen, der vorzugsweise in Abhängigkeit von der vorgewählten Lautstärke vorgegeben wird. Die Lautstärke wird wiederum mittels eines als Sollwertgeber (28) ausgebildeten manuellen Lautstärkestellers (13) von dem Bedienenden auf den gewünschten Wert eingestellt. Die Differenz zwischen Ähnlichkeitssignal und Sollwert wird integriert und bildet die dem Regelverstärker (12) über seinen Steuereingang (14) zugeführte Stellgrösse (z). Entsprechend dieser Stellgrösse (2) wird die manuell voreingestellte Lautstärke verändert. Nach einer zweiten Methode, wie sie mit der in Fig. 4 dargestellten Schaltung durchgeführt werden kann, wird der Variationsbereich des Ähnlichkeitssignals Cx) durch Schwellwertstufen unterteilt und bei Durchlaufen der Schwellwertstufen durch das Ähnlichkeitssignal (x) die jeweilige Lautstärke, deren Anfangswert durch die Sollspannung U5011 vorgegeben ist, um je einen Schnitt erhöht oder reduziert, je nach Durchlaufrichtung des Ähnlichkeitssignals (x) durch die Schwellwertstufen. Den Schwellwertstufen kann jeweils eine obere und eine untere Schaltschwelle zugeordnet sein, wobei die Regelung so erfolgt, dass die Stellgrösse (z) jeweils beim Unterschreiten der unteren Schaltschwelle erhöht und beim Überschreiten der oberen Schaltschwelle reduziert wird. Die Sollspannung U5011 wird wiederum von dem als Sollwertgeber (28) ausgebildeten Lautstärkesteller (13) vorgegeben. Das vorstehend beschriebene Verfahren lässt sich sowohl digital und unter Verwendung eines Mikroprozessors als auch analog realisieren. In den Aus führungsbeieipielen gemäss Fig. 1 - 6 ist zur Durchführung des Verfahrens eine analoge Schaltungsanordnung gewählt. Bei dieser 'chaltungsandordnung ist - ebenso wie bei einer digitalen Variante - das an dem Eingang des Regelverstärkers (12) gelegte elektrische Nutzsignal UNutz einem ersten Hüllkurvendetektor (15) und das elektrische Mikrofonausgangssignal einem zweiten Hüllkurvendetektor (16) einer Regelvorrichtung (36) zugeführt. Die beiden Hüllkurvendetektoren (15, 16) sind mit einer Vergleichsschaltung (17) verbunden, die die beiden Hüllkurven von Nutzsignal und Mikrofonausgangssignal auf Ähnlichkeit vergleicht und an ihrem Ausgang ein Ahnlichkeitssignal erzeugt. Der Vergleichsschaltung (17) ist ein Stellgrössengenerator (18 bzw. 18') nachgeschaltet, dessen Ausgang mit dem Steuereingang (14) des Regelverstärkers (12) verbunden ist. Eine Ausführungsform der Vergleichsschaltung (17) ist in Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellt. Jedem Hüllkurvendetektor (15, 16) ist über die Eingänge a und b der Vergleichsschaltung (17) die Reihenschaltung aus einem Differenzierer (19 bzw. 20) und einem Nullspannungskomparator (21 bzw. 22) nachgeschaltet. Die Ausgänge der beiden Nullspannungskomparatoren (21, 22) sind mit einem Koinzidenzglied (23), hier einem Äquivalenz-Gatter, verbunden, an dessen Ausgang der Steuereingang eines Umschalters (24) angeschlossen ist. Je nach Ausgangssignal des Koinzidenzgliedes (23) legt der Umschalter (24) einen als Tiefpass (25) ausgebildeten Mittelwertbildner an einen positiven bzw. negativen Spannungswert Ux, so dass am Ausgang des Umschalters jeweils ein oberer und ein unterer Ausgabewert abnehmbar ist. Die Differenzierer (19, 20) erfassen die Änderungen in den Hüllkurvensignalen. Ist die Änderung, also die Steigung der Hüllkurve, positiv, so steht am Ausgang des zugeordneten Nullspannungskomparators (21 bzw. 22) ein logisch "1"-Signal an, ist die Steigung negativ, ein logisch "O"-Signal. Bei Koinzidenz der Vorzeichen der Steigungen der beiden Hüllkurven erscheint am Ausgang des Koinzidenzgliedes (23) ein logisch "1"-Signal und der Umschalter (24) nimmt die in Fig. 2 dargestellte Stellung ein. Im anderen Fall, also bei verschiedenen Vorzeichen der Steigungen, tritt am Ausgang des Koinzidenzgliedes (23) ein logisch "O"-Signal auf und der Umschalter (24) verbindet den Tiefpass (25) mit dem Spannungswert -U . Am Ausgang des Tief x passes (25) ist der zeitliche Mittelwert der entsprechend den Vorzeichen der Steigungen der Hüllkurve angelegten Spannungsbeträge +U und -U als x x Ähnlichkeitssignal (xD abnehmbar. Dieses Ähnlichkeitssignal nähert sich dem Wert +Ux, wenn die Hüllkurven gleich sind, und geht gegen Null, wenn die Hüllkurven sich extrem unähnlich sind. Bei einer digitalen Schaltungsanordnung wäre es zweckmässig, die an den Eingängen (a und b) der Vergleichsschaltung auftretenden Hüllkurvensignale digital abzutasten und die einzelnen Abtastwerte digital miteinander zu vergleichen. Das Ahnlichkeitssignal (x) wird dem Stellgrössengenerator (18 bzw. 18') zugeführt, der aus dem Ähnlichkeitssignal (k) eine Stellgrösse (z) generiert und hierzu mit dem als Sollwertgeber (28) ausgebildeten Lautstärkesteller (13) verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 weist der Stellgrössengenerator (18) einen Subtrahierer (26) und einen diesem nachgeschalteten Integrierer (27) auf. An dem einen Eingang des Subtrahierers (26) liegt das Ähnlichkeitssig- nal (x) und an dem anderen Eingang eine vom Sollwertgeber (28) vorgegebene Stellspannung Soll. Die Differenzspannung am Ausgang des Subtrahierers (26) wird im Integrierer (27) integriert und als Stellgrösse (z) unmittelbar dem Steuereingang (14) des Regelverstärkers (12) zugeführt. In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 weist der Stellgrössengenerator (18') eine Vielzahl von Schwellwertschaltern (40) und eine gleiche Anzahl von schaltbaren Dämpfungsgliedern (41) auf. Im gewählten Ausführungsbeispiel sind die Dämpfungsglieder in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der Dämpfungsglieder (41) ist zwischen dem mit dem Sollwertgeber (28) verbundenen Eingang und dem Ausgang des Stellgrössengenerators (18') angeschlossen. Jedes Dämpfungsglied ist mittels eines zugeordneten Schwellwertschalters (40) zu- und abschaltbar, was durch den Dämpfungsgliedern (41) parallel geschalteten Ein-/Ausschaltern (42) symbolisch dargestellt ist. Jeder Schwellwertschalter (40) weist zur Erzeugung einer Schalthysterese eine obere Schaltschwelle und eine untere Schaltschwelle auf. Bei Überschreiten der oberen Schaltschwelle wird der jeweils zugeordnete Schalter (42) ge öffnet, damit das zugeordnete Dämpfungsglied (41) zugeschaltet und die Stellgrösse (z) um einen Schritt reduziert. Bei Unterschreiten der unteren Schalt schwelle wird der zugeordnete Schalter (42) geschlossen, damit das zugeordnete Dämpfungsglied (41) überbrückt, also abgeschaltet, und die Stellgrösse (z) um einen Schritt erhcht. Die Schaltschwellen der Schwellwertschalter (40) sind gegeneinander so abgestuft, dass sich ein dem subjektiven Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohrs optimal angepasstes Regelverhalten ergibt. Nimmt das Ähnlichkeitssignal (x) seinen grössten Wert U an (was bedeutet, dass Mikrofonausgangssignal und Nutzsignal identisch x sind, also kein Störgeräusch vorhanden ist), so sind alle Schalter (42) ge öffnet. Die dem Regelverstärker (12) zugeführte Stellgrösse (z) ist minimal und ausschliesslich von der Einstellung des Lautstärkestellers (13) abhängig. Sobald ein Störgeräusch auftritt, die Hüllkurvensignale sich weniger ähn lich sind, nimmt der Wert des Xhnlichkeitssignals (x) ab. Sobald die untere Schaltschwelle des ersten Schwellwertschalters (40) unterschritten wird, wird der zugeordnete Schalter (42) geschlossen und damit die Stellgrösse (z) um einen Schritt erhöht. Bei Unterschreiten der nächsten unteren Schaltschwelle spricht der nächste Schwellwertschalter (40) an und die Stellspannung U5011 wird um einen weiteren, z. B. gleichen Betrag erhöht und so fort. Sind die Hüllkurvensignale extrem unähnlich, so weist das Ahnlichkeitssignal (k) ungefähr den Wert Null auf und alle Schalter (42) sind geschlossen. Die dem Regelverstärker (12) zugeführte Stellgrösse (z) ist maximal. Die Schwellwertschalter (40) können z. B. als Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Der vorstehend beschriebene Regelmechanismus nutzt die Dynamik der Signale aus. Da aber auch in der Praxis Rauschsignale ohne wesentliche Dynamik vorkommen und störend wirken, werden zur Erfassung solcher Rauschsignale die am Ausgang des Umschalters (24) anstehenden Ausgabewerte +U und -U ge x x wichtet. Hierzu werden von den an den Eingängen a und b der Vergleichsschaltung (17) anstehenden Hüllkurvensignale von Nutzsignal einerseits und Mikrofonausgangssignal andererseits jeweils der Mittelwert und der Dynamikbereich bestimmt. Aus diesen Mittelwerten und Dynamikbereichen wird ein Dynamik- oder Wichtungsfaktor gewonnen, der zur Wichtung dieser Ausgabewerte dient. Gemäss einer ersten Verfahrensvariante wird dabei der Dynamikfaktor als Quotient der beiden Hüllkurvenverhältnisse der Hüllkurvensignale berechnet. Unter Hüllkurvenverhältnisse wird hierbei der Quotient des Mittelwertes zu dem Dynamikbereich eines Hüllkurvensignals verstanden. Nach einer zweiten Verfahrensvariante, das wesentlich bessere Ergebnisse liefert, wird der Dynamikfaktor als Differenz aus dem Mittelwert des aus dem Mikrofonausgangssignal abgeleiteten Hüllkurvensignals und dem mit dem Mittelwert des Nutzsignal-Hüllkurvensignals multiplizierten Verhältnis der Dynamikbereiche der aus dem Mikrofonausgangssignal und aus dem Nutzsignal abgeleiteten Hüllkurvensignale gebildet. Die Wichtung erfolgt dann derart, dass der grössere Ausgabewert um den Dynamik faktor verkleinert und der kleinere Ausgabewert um den Dynamikfaktor vergrössert wird. Zur Wichtung der Ausgabewerte +U und -U weist die Vergleichsschaltung (17) x x eine Wichtungsvorrichtung (29 oder 29') auf, die im einzelnen in Fig. 5 bzw. 6 dargestellt ist. Bei beiden Wichtungsvorrichtungen (29 und 29') sind die an die Hüllkurvendetektoren (15, 16) angeschlossenen Eingänge a und b der Vergleichsschaltung (17) jeweils mit einem als Tiefpass (30 bzw. 31) ausgebildeten Mittelwertbildner und einem Dynamikdetektor (32 bzw. 33) verbunden. Die Dynamikdetektoren (32, 33) sind Umformer zur Umwandlung des Spitze Spitze-Wertes der Hüllkurvensignale in eine Gleichspannung. Ein solcher Umformer kann aus zwei Spitzenwertdetektoren und einem Subtrahierer bestehen, wobei jeweils ein Spitzenwertdetekor den oberen bzw. unteren Spitzenwert des Hüllkurvensignals erfasst. Die Ausgänge der insgesamt zwei Tiefpässe (30, 31) und der beiden Dynamikdetektoren (32, 33) sind mit einem Rechenwerk (34 bzw. 34') verbunden. Am Ausgang des Rechenwerkes (34 bzw. 34') ist ein Gleichspannungswert U5 bzw. U5, abnehmbar, der unmittelbar als gewich teter Spannungswert +U an dem Eingang des Umschalters (24) und über einen x Negierer (35 bzw. 35') als gewichteter Spannungswert -U am anderen Ein x gang des Umschalters (24) anliegt. Das Rechenwerk (34) in Fig. 5 bildet aus den Ausgangsspannungen U1 bis U4 der Mittelwertbildner (30, 31) und der Dynamikdetektoren (32, 33) und einer Referenzgleichspannung Uref, die Gleichspannung U5 gemäss xU U5 , U1 x U4 Ure U2 xU3 Der Dynamikfaktor a gemäss U1 xU4 1 U2 xU3 ist 1, wenn kein Störgeräusch vorhanden ist und sonst immer kleiner als 1. Durch die Wichtungsvorrichtung (29) wird somit erreicht, dass der grössere Spannungswert +U um einen durch den Dynamikfaktor a bestimmten Betrag ver x kleinert und der kleinere Spannungswert -U um den gleichen Betrag vergrö x ssert ist, wenn das dem Mikrofonausgangssignal zugeordnete Hüllkurvenverhältnis U3/U4 grösser ist als das dem Nutzsignal zugehörige Hüllkurvenverhältnis U1/U2. Unter Hüllkurvenverhältnis wird - wie vorstehend bereits er wähnt - das Verhältnis des Mittelwertes U1 bzw. U3 zu dem Spitze-Spitze Wert U2 bzw. U4 der Hüllkurvensignale an den Eingängen a bzw. b der Ver- gleichsschaltung 17 bezeichnet. Das Rechenwerk (34') in der Wichtungsvorrichtung (29") in Fig. 6 bildet aus den Eingangsspannungen U1 bis U4 der Tiefpässe (30, 31) und der Dynamikde tektoren (32, 33) und der Referenzgleichspannung Uref, die dem Maximalwert des Mikrofonsignals entspricht, die Spannung U'5 gemäss U4 U'5 = Uref - U3 - U1 x - U2 Hierzu weist das Rechenwerk (34') einen Dividierer (43), einen Multiplizierer (44) und einen Addierer (45) auf, die in der in Fig. 6 dargestellten Weise miteinander und mit den Ausgängen der Tiefpässe (30, 31) und der Dynamikdetektoren (32, 33) verbunden sind. Zwischen dem Eingang des Addierers (45) und dem Ausgang des Tiefpasses (31) ist noch ein Inverter (46) eingeschaltet. Die Spannung U'5 ist wiederum als gewichteter Spannungswert +Ux bzw. -U dem Umschalter (24) zugeführt. Der Dynamikfaktor b gemäss x U4 b = U3 - U1 U2 ist immer Null, wenn kein Störgeräusch vorhanden ist und geht mit zunehmendem Rauschanteil gegen Uref Da die Wichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel immer so erfolgt, dass der ungewichtete grössere Spannungswert um den Dynamikfaktor b reduziert und der kleinere ungewichtete Spannungswert um den Dynamikfaktor b vergrössert wird, ergibt sich für das Rhnlichkeits- signal (x) x - (2W-1) x (Uref-b), wobei W die Wahrscheinlichkeit für gleiche Vorzeichen der Steigungen der Hüllkurvensignale (W w 1) bei identischen Signalen und W ç 0,5 bei unkorrelierten Hüllkurvensignalen) ist. Ist also entweder der Rauschanteil sehr gross (b-- U ) oder keine Ähnlichkeit der Hüllkurvensignale vorhanden ref (W = 0,5), ergibt sich der kleinstmögliche Xhnlichkeitswert x - 0, der eine max. Stellgrösse (z) erfordert. Umgekehrt ergibt sich bei fehlendem Rauschanteil (B-- 0) und max. Hüllkurven-ttbereinst immung (W = 1) der max. Ahnlichkeitswert x = Um es der eine minimale Stellgrösse (z) erfordert. Wie nicht weiter dargestellt, aber per Software oder Hardware ohne weiteres realisierbar, wird der Ähnlichkeitsvergleich der Hüllkurven von elektrischem Nutzsignal UNutz und elektrischem Mikrofonausgangssignal nur ausserhalb von Signalpausen im Nutzsignal durchgeführt. Hierzu werden im Nutzsignal die Signalpausen detektiert und während dieser Signalpausen der Rhnlichkeits- vergleich unterbunden. Dadurch wird verhindert, dass in Signalpausen das Xhnlichkeitssignal bei anwesendem Störgeräusch sehr klein wird und damit unzu- lässigerweise zu einer grossen Stellgrösse führt. Ausserdem kann zur Unterbindung des Einflusses der kurzzeitigen Dynamik der Nutz- und Störgeräuschsignale eine Lautstärkeanpassung und damit eine Veränderung der Stellgrösse (z) nur dann vorgenommen werden, wenn sich der Wert der Stellgrösse (z) susserhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters befindet. Bei dem Stellgrössengenerator (18) gemäss Fig. 3 ist dieses Toleranzfenster um den Sollwert U5011 gelegt. Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der analogen Schaltungsanordnung beschränkt. So kann das erfindungsgemässe Verfahren digital realisiert werden. In diesem Fall sind die Spannungswerte +U und -U digitale Werte mit vorgegebener Grösse bzw. x x Null, deren in einer ALU berechneter Mittelwert das digitale Ähnlichkeitssignal (x) bildet. Das Verfahren funktioniert in gleicher Weise und auch die Wirkungsweise der digitalen Vorrichtung ist wie vorstehend beschrieben, unter Berücksichtigung der durch die Digitaltechnik geforderten Besonderheiten. Anstelle des Koinzidenzgliedes (23) in Fig. 2 kann auch ein Exklusiv-Oder Gatter zusammen mit dem Umschalter (24) eine Koinzidenz schaltung bilden. In diesem Fall sind bei gleicher Stellung des Umschalters (24) die Ausgangssignale des Exklusiv-Oder-Gatters gegenüber denen des Koinzidenzgliedes (23) vertauscht.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Anpassen der Lautstärke eines Lautsprechers, insbesonde re in einem mobilen Rundfunkempfänger, wie Autoradio oder dergleichen, an einen am Lautsprecherort herrschenden Störgeräuschpegel unter Ver wendung eines steuerbaren Regelverstärkers zum Verstärken eines Nutz signals für den Lautsprecher und eines Mikrofons zum Erfassen eines aus Lautsprecherausgangssignal und Störgeräusch zusammengesetzten akustischen Signals, bei welchem mittels des elektrischen Mikrofonaus gangssignals eine Stellgrösse für den Regelverstärker generiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die hüllkurven von Nutzsignal und Mikrofonausgangssignal fortlau fend auf Ähnlichkeit geprüft werden, dass ein dem Ahnlichkeitsgrad pro portionales Ahnlichkeitssignal erzeugt wird, und dass die Stellgrösse aus dem Ahnlichkeitssignal abgeleitet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ableitung der Stellgrösse aus dem Ahnlichkeitssignal dieses mit einem vorzugsweise in Abhängigkeit von der vorgewählten Lautstärke vor gegebenen Sollwert verglichen, und dass durch Integration der Differenz werte zwischen Ahnlichkeitssignal und Sollwert die Stellgrösse bestimmt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ableitung der Stellgrösse aus dem Ähnlichkeitssignal mindestens ein Teil des Variationsbereichs des Ahnlichkeitssignals durch Schwell wertstufen unterteilt wird, und dass bei Durchlaufen der Schwellwert stufen durch das Ähnlichkeitssignal eine vorgewählte Lautstärke je nach Durchlaufrichtung um je einen Schritt erhöht oder reduziert wird, wobei den Schwellwertstufen jeweils eine obere und eine untere Schalt schwelle zugeordnet werden, und dass die Stellgrösse bei Unterschreiten der unteren Schaltschwelle erhöht und bei Überschreiten der oberen Schaltschwelle reduziert wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dacurch gekennzeichnet, dass zur Ähnlichkeitsprüfung die Vorzeichen der Steigungen der Hüll kurven fortlaufend bestimmt werden, dass die Vorzeichen verglichen werden und bei Gleichheit ein vorgegebener erster Wert und bei Un gleichheit ein davon abweichender vorgegebener zweiter Wert ausgege ben wird, und dass das Ahnlichkeitssignal als Mittelwert der Ausgabe werte bestimmt wird, und dass vorzugsweise der erste Ausgabewert grösser ist als der zweite Ausgabewert. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Nutzsignal und aus dem Mikrofonausgangssignal jeweils ein Hüllkurvensignal abgeleitet wird, dass der Mittelwert und der Dynamikbe reich von jedem Hüllkurvensignal bestimmt werden und daraus ein Dyna mikfaktor gewonnen wird, und dass die Ausgabewerte mit dem Dynamikfaktor gewichtet werden. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamikfaktor als Differenz aus dem Mittelwert des aus dem Mikrofonausgangssignal abgeleiteten Hüilkurvensignals und dem mit dem Mittelwert des Nutzsignal-hüllkurvensinals multiplizierten Verhältnisses der Dynamikbereiche der aus dem Mikrofcnausgangssignal und aus dem Nutzsignal abgeleiteten Hüllkurvensignale gebildet wird, wobei die Wichtung derart erfolgt, dass der grössere Ausgabewert um den Dynamik faktor verkleinert und der kleinere Ausgabewert um den Dynamikfaktor vergrössert wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass Signalpausen im Nutzsignal detektiert werden, und dass während der Signalpausen ein Ahnlichkeitsvergleich der Hüllkurven unterbunden wird. 8. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 - 7 mit einem dem Lautsprecher vorgeschalteten Regelverstär ker mit darauf einwirkendem manuellen Lautstärkesteller, mit einem Mikrofon zum Aufnehmen eines aus Lautsprecherausgangssignal und Stör geräusch zusammengesetzten akustischen Signals und mit einer Regelvor richtung zum Erzeugen einer störgeräuschproportionalen Stellgrösse für den Regelverstärker, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (36) zwei Hüllkurvendetektoren (15, 16) auf weist, von denen der eine mit seinem Eingang an dem Eingang des Regel verstärkers (12) und der andere mit seinem Eingang an dem Mikrofonaus gang angeschlossen ist, dass mit den Ausgängen der Hüllkurvendetektoren (15, 16) die beiden Eingänge (a, b) einer Vergleichsschaltung (17) verbunden sind, die ein für die Xhnlichkeit der Hüllkurven von Nutz signal und Mikrofonausgangssignal charakteristisches Ähnlichkeitssig nal Cx) erzeugt, und dass der Vergleichsschaltung (17) ein Stellgrössen generator (18, 18') nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Steuer eingang (14) des Regelverstärkers (12) verbunden ist. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellgrössengenerator (18) einen Subtrahierer (26) und einen diesem nachgeschalteten Integrierer (27) aufweist, und dass der eine Eingang des Subtrahierers (26) mit dem Ahnlichkeitssignal (x) und der andere Eingang des Subtrahierers (26) mit einem vorzugsweise von der Einstellung des Lautstärkestellers (13) abhängigen Sollwert (soll) be legt ist. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsschaltung (17) zwei jeweils das Vorzeichen der Hüll kurvensteigungen erfassende Detektoren (19, 21 bzw. 20, 22), eine mit den Detektoren (19, 21 bzw. 20, 22) verbundene Koinzidenzschaltung (23, 24), die bei Vorzeichen-Übereinstimmung einen vorgegebenen ersten Wert (+Ux) und bei Nichtübereinstimmung der Vorzeichen einen vorgegebenen zweiten Wert (-Ux) ausgibt und einen der Koinzidenz schaltung (23, 21r) nachgeschalteten Mittelwertbildner (25) aufweist, dessen das Xhnlicb- keitssignal (x) führender Ausgang den Ausgang der Vergleichsschalturg (17) bildet.

Inventors: GERMER, HORST, PROF. DR. -ING.
Applicants: BLAUPUNKT-WERKE GMBH
Application year: 1984
Main classification: H03G3
IPC codes: H03G3