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Zweckmäßige Audiosignalübertragung bei gleichzeitig vorhandenem Störgeräusch

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A system has been designed and built in which a music or speech signal whose sound level and tone is adapted to existing background noise. The interior noise of a car was chosen as an example. Initial psychoacoustic experiments showed that an acceptable sound level of the required signal for the experimenters was such that the ratio of the peak sound intensities of the required signal and the interfering noise was 2:1 on average. The realized system uses three frequency bands with separation frequencies of 300 Hz and 200 Hz within the control loop. They ensure that on the one hand the loudness of the required signal is held in a narrow range above the audible threshold of the noise, and the other hand that deficiencies in the tone quality are corrected. The controller operates at the least possible speed so that the rapid changes in signal envelope, which are important for natural reproduction, are able to be transmitted without restriction. The requirement for the rapid reaction of the system to sudden large changes in the sound levels of the required signal or the noise is then achieved by making the controller speed dependent on the deviation to be controlled. In acceptance tests using strongly subjective parameters the processed version was preferred to the original in 70% of the cases. With individual adjustment of the subjective parameters an acceptance level of over 90% can be expected.

Zusammenfassung

Es wurde ein System entwickelt und aufgebaut, das ein gegebenes Musik- oder Sprachsignal nach Lautstärke und Klang automatisch an vorhandene Störgeräusche anpaßt. Als Beispiel wurde das Innen-Geräusch eines Kraftfahrzeugs gewählt. Psychoakustische Voruntersuchungen zeigten, daß für eine angenehme Wiedergabelautstärke der Pegel des Nutzschalls von Versuchspersonen so eingestellt wird, daß die zeitlichen Spitzenwerte der Lautheiten von Nutz- und Störschall im Mittel im Verhältnis 2 zu 1 zueinander stehen. Das realisierte System arbeitet mit drei Frequenzbändern mit Trennfrequenzen bei 300 Hz und 2000 Hz mit Regelkreisen. Sie bewirken, daß einerseits die Lautheit des Nutzschalles in dem engen Bereich oberhalb der Mithörschwelle des Geräusches gehalten wird, andererseits Beeinträchtigungen des Klangbilds korrigiert werden. Die Regler arbeiten mit geringstmöglicher Geschwindigkeit, damit die für eine natürliche Wiedergabe sehr wichtigen schnellen Hüllkurvenschwankungen uneingeschränkt übertragen werden können. Die Forderung nach schnellem Reagieren des Systems auf plötzliche starke Änderungen von Nutz- oder Störschall wird dadurch erfüllt, daß die Regelgeschwindigkeiten adaptiv von Amplitude und Vorzeichen der auszuregelnden Abweichung abhängig gemacht werden. In Akzeptanztests mit fest eingestellten subjektiven Parametern wurde in 70% der Fälle die bearbeitete Version gegenüber dem Original bevorzugt. Eine individuelle Anpassung der subjektiven System-Parameter läßt eine Akzeptanz von über 90% erwarten.

Sommaire

On a développé et réalisé un système qui adapte automatiquement et instantanément l'intensité et le timbre des signaux de parole ou de musique aux bruits perturbateurs imposés par l'environnement. Comme exemple typique, on a choisi le bruit qui peut exister à l'intérieur d'un véhicule automobile. Une étude psychoacoustique préliminaire a montré qu'une reproduction agréable d'un message acoustique exige que les valeurs maximales instantanées de la sonie du signal utile et du signal perturbateur restent au moins dans un rapport mutuel de 2 à 1. Le système qui a été construit opère sur trois bandes de fréquences avec leurs propres circuits de régulation. Les deux fréquences frontières sont 300 et 2000 Hz. D'une part la sonie du signal utile doit être maintenue au dessus du seuil de masquage par le bruit et d'autre part il faut corriger les altérations excessives du timbre. Les régulations doivent se faire dans un temps aussi minime que possible afin que les fluctuations rapides des envelopes des signaux utiles, qui sont si importantes pour une transmission naturelle de l'information sonore, soient reproduites intégralement. Cette exigence d'une réaction rapide du système à toute modification soudaine du signal utile ou du bruit a été maîtrisée en rendant la vitesse de travail des circuits de régulation adaptativement solidaire de l'amplitude et du signe des modifications à contrôler. Des tests d'acceptabilité ont été à 70% en faveur des signaux traités dans des expériences où les paramètres subjectifs étaient maintenus fixes. Un espère un score de 90% avec une adaptation individuelle de ces paramètres.
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Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 1989

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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