VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR AKUSTISCHEN ANZEIGE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur akustischen Anzeige einer Position eines Objekts in einem Wiedergaberaum. Ausführungsbeispiele umfassen insbesondere akustische Displays für den Einsatz auf Schiffen.

[0002] Auf der Brücke bzw. im Maschinenleitstand von mittleren und großen Schiffen befinden sich häufig viele optische Anzeigen (z. B. von Sensoren), die zum einen die Technik des Schiffes überwachen und zum anderen Informationen über die Umgebung über und unter Wasser und insbesondere über Hindernisse liefern. Zur Steuerung des Schiffes befinden sich daher in der Regel mehrere Personen auf der Brücke bzw. auf dem Leitstand. Mit steigender Anzahl von meldenden Sensoren wird es immer wichtiger unterscheidbare Signale zu erzeugen, wobei beispielsweise zwischen Warnungen und Hinweisen zu unterscheiden ist. Neben der optischen Anzeige ist insbesondere eine akustische Meldung wünschenswert. Während selten auftretende Meldungen mittels Sprachausgabe unterstützt werden können, ist die Meldung häufig vorkommender Meldungen, wie sie z. B. Radargeräte oder Echolote liefern, deutlich komplexer. Ein Stand der Technik aus dem Automobilbau wären Abstandssensoren, die Piepstöne variabler Frequenz wiedergeben. Beispielsweise kann die Frequenz mit sinkendem Abstand bei Annäherung an ein Hindernis variabel sein. Bei Schiffen ist dies nicht ausreichend aussagefähig, da bewegliche Hindernisse sich in jeder Richtung befinden und bewegen können.

[0003] Die DE 101 55 742 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Generierung von räumlich lokalisierten Warn- und Informationssignalen. Hierbei werden zusätzlich zu den akustischen Warn- und Informationssignalen visuelle Signale ausgesandt, wobei die jeweiligen akustischen und visuellen Signalquellen in einer für die jeweilige Warnung oder Information spezifischen Position angebracht sind. So wird eine übliche Stereoanlage eines Fahrzeugs als "virtual-reality"-System adaptiert. Ferner wird wirklichkeitsnah eine bewegte Schallquelle simuliert, wobei die ausgesandte Information im Zusammenhang mit der Bewegung der virtuellen Schallquelle variiert wird (beispielsweise Imitation des Dopplereffekts bei Simulation eines herannahenden Martinshorns eines Einsatzfahrzeugs oder Intensivierung der Lautstärke bei Herannahen eines gefährlichen Objekts). Eine weitere vorteilhafte Verwendung dieser Technik ergibt sich durch deren Integration in ein System zur Fahrspurerkennung. Hierbei kann ein Fahrzeuglenker vor dem Abkommen von einer Fahrspur durch ein Warnsignal (beispielsweise Nagelbandrattern) gewarnt werden, indem aus Richtung des Ortes, bei welchem das Fahrzeug die Fahrbahn zu verlassen droht, ein Warnsignal eingespielt wird.

[0004] Die US 6 097 285 offenbart eine Vorrichtung zum Emittieren von akustischen Signalen in einem Fahrzeugraum zum Benachrichtigen eines Fahrers eines Fahrzeugs bezüglich des Vorhandenseins von Objekten an vorbestimmten Stellen um das Fahrzeug herum. Der Fahrer wird auf die Anwesenheit von Objekten in vorgegebenen Erfassungszonen um das Fahrzeug herum durch die Anwesenheit von verschiedenen hörbaren Tönen entsprechend jeder Erfassungszone alarmiert. Somit wird bewirkt, dass ein Objekt, das in einer Erfassungszone vorhanden ist, einen einzigartigen, hörbar unterschiedlichen Klang innerhalb der Kabine zur Warnung des Fahrers bezüglich des Vorhandenseins des speziellen Objekts erzeugt.

[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung oder ein Verfahren zur akustischen Anzeige einer Position eines Objekts zu beschaffen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur akustischen Anzeige nach Patentanspruch 1, eine Vorrichtung zum Abtasten einer Umgebung nach Patentanspruch 11, ein Verfahren zur akustischen Anzeige nach Patentanspruch 13 oder ein Computerprogramm nach Patentanspruch 14 gelöst.

[0007] Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in einem Wiedergaberaum eine Vielzahl von Lautsprechern räumlich derart unterschiedlich angeordnet ist, dass durch unterschiedliche Ansteuerung der Lautsprecher unterschiedliche Positionen akustisch darstellbar sind. Insbesondere ist eine Signalzuordnungseinrichtung ausgebildet, um dem Objekt ein akustisches Signal zuzuordnen und eine Lautsprecheransteuereinrichtung ist ausgebildet, um eine oder mehrere Lautsprechersignale für die Vielzahl von Lautsprechern zu ermitteln. Das eine oder die mehreren Lautsprechersignale sind derart beschaffen, dass dadurch die Position des Objekts angezeigt wird, wobei das eine oder die mehreren Lautsprechersignale auf dem durch die Signalzuordnungseinrichtung dem Objekt zugeordneten akustischen Signal basiert. Die einen oder mehreren Lautsprechersignale werden so ermittelt, dass bei der Wiedergabe des einen oder der mehreren Lautsprechersignale die Position des Objekts in dem Wiedergaberaum akustisch angezeigt wird.

[0008] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich ferner darauf, wie mittels intelligenter akustischer Displays Sensorsignale leichter darstellbar und damit sowohl die Sicherheit verbessert als auch laufende Kosten reduziert werden können. Eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass ein wesentlicher Teil der Information bei vielen Meldern eine Ortsangabe ist. Als Melder kommen beispielsweise ein Radar, ein Echolot, Seekarten oder Wetterkarten in Betracht und die Ortsangabe bezieht sich dabei beispielsweise auf eine Richtung als auch auf eine Entfernung zu dem Objekt. Zur Meldung oder zur Darstellung der Richtung und der Entfernung wird beispielsweise mittels mehrerer Lautsprecher ein Schallfeld erzeugt, welches möglichst präzise diese Information in natürlicher Weise kodiert.

[0009] Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in einem Wiedergaberaum eine Vielzahl von Lautsprechern räumlich derart unterschiedlich angeordnet ist, dass durch unterschiedliche Ansteuerung der Lautsprecher unterschiedliche Positionen akustisch darstellbar sind. Insbesondere ist eine Signalzuordnungseinrichtung ausgebildet, um dem Objekt ein akustisches Signal zuzuordnen und eine Lautsprecheransteuereinrichtung ist ausgebildet, um eine oder mehrere Lautsprechersignale für die Vielzahl von Lautsprechern zu ermitteln. Das eine oder die mehreren Lautsprechersignale sind derart beschaffen, dass dadurch die Position des Objekts angezeigt wird, wobei das eine oder die mehreren Lautsprechersignale auf dem durch die Signalzuordnungseinrichtung dem Objekt zugeordneten akustischen Signal basiert. Die einen oder mehreren Lautsprechersignale werden so ermittelt, dass bei der Wiedergabe des einen oder der mehreren Lautsprechersignale die Position des Objekts in dem Wiedergaberaum akustisch angezeigt wird.

[0010] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich ferner darauf, wie mittels intelligenter akustischer Displays Sensorsignale leichter darstellbar und damit sowohl die Sicherheit verbessert als auch laufende Kosten reduziert werden können. Eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung beruht darauf, dass ein wesentlicher Teil der Information bei vielen Meldern eine Ortsangabe ist. Als Melder kommen beispielsweise ein Radar, ein Echolot, Seekarten oder Wetterkarten in Betracht und die Ortsangabe bezieht sich dabei beispielsweise auf eine Richtung als auch auf eine Entfernung zu dem Objekt. Zur Meldung oder zur Darstellung der Richtung und der Entfernung wird beispielsweise mittels mehrerer Lautsprecher ein Schallfeld erzeugt, welches möglichst präzise diese Information in natürlicher Weise kodiert.

[0011] Im Zusammenwirken mit den bisher verwendeten optischen Anzeigen von Radar und Echolot ist es dabei sinnvoll, bei der akustischen Darstellung der Umgebung nur die wichtigsten oder die wichtigen Objekte zu augmentieren. Dies sind Objekte, die sich beispielsweise nähern oder deren Kurs den Kurs des Schiffes kreuzen, so dass die Gefahr der Kollision besteht.

[0012] Basierend auf Wiedergabesystemen für räumliche Audiosignale im Unterhaltungsbereich und im Bereich der virtuellen Realität ist es damit möglich, auch in kleinen Räumen die Wände virtuell verschwinden zu lassen, so dass die Position eines Objekts (Entfernung und Richtung) auch außerhalb des Wiedergaberaums präzise zu hören ist.

[0013] Bei der Ansteuerung der Lautsprecher ergeben sich prinzipiell zwei Möglichkeiten:

(i) Wellenfeldsynthese (WFS): bei diesem System befinden sich die Lautsprecher beispielsweise in einem konstanten Abstand und die Berechnung der einzelnen Signale für die Lautsprecher erfolgt nach den bekannten WFS-Algorithmen. Objekte aus einem Radarsignal werden dabei als akustische Objekte in entsprechender Richtung und Entfernung wiedergegeben. Die Objekte erscheinen somit als virtuelle Schallquellen und können durch einen Hörer lokalisiert werden. Alle Personen auf der Brücke können dabei beispielsweise die Objekte am gleichen Ort wahrnehmen. Möglich ist auch, dass nicht nur ein einzelnes Objekt, sondern dass auch mehrere Objekte gleichzeitig akustisch dargestellt werden, wobei jedem Objekt beispielsweise ein anderes oder optional auch ein gleiches akustisches Signal zugeordnet werden kann.

(ii) Zeit- und Amplitudenpanning (ZAP): bei diesem Verfahren wird ein akustisches Schallsignal in der Amplitude und Phase für die einzelnen Lautsprecher derart geändert, dass das akustische Signal aus einer bestimmten Richtung und in einer bestimmten Entfernung erscheint. Es ist bei diesem System möglich, einen größeren bzw. unterschiedliche Abstände zwischen den Lautsprechern zu erlauben. Diese Methode hat gegenüber der WSF den Vorteil, dass weniger Lautsprecher erforderlich sind, aber den Nachteil, dass der akustische Ort einer Schallquelle weniger präzise wahrgenommen wird. Eventuell kann der wahrgenommene Ort der Schallquelle auch etwas von dem Ort der hörenden Person abhängen.

[0014] Um ein Radarsignal akustisch darzustellen, wird es zunächst akustisch aufgearbeitet. Die Aufarbeitung umfasst dabei zum einen das Erkennen von beweglichen Objekten, wie beispielsweise Schiffe und Flugzeuge, und ferner das Erkennen von statischen Objekten, wie beispielsweise die Küstenlinie, Bojen oder Inseln. Bei Objekten, die einen Transponder enthalten und sich mit einem Text (Textmitteilung oder allgemein Daten) identifizieren, kann das Audiosignal optional mittels einer Text-zu-Sprache-Identifikation in ein Audiosignal umgesetzt werden, so dass das Textsignal des Transponders hörbar wird. Solche Objekte sind z. B. bestimmt Bojen oder Leuchtfeuer, deren identifizierende Information beispielsweise auf dem Radar als Text erscheinen.

[0015] Objekte können weiterhin entsprechend ihres Gefahrenpotentials klassifiziert werden. Dabei können beispielsweise Objekte, die näher kommen (von Vorne oder schneller von Hinten) oder den Bewegungspfad des Schiffes kreuzen, als gefährlicher klassifiziert werden, als Objekte, die parallel zum Schiff verlaufen oder sich vom Schiff entfernen. Objekte, die weiter entfernt sind, gelten in der Regel als weniger gefährlich als solche Objekte, die nahe sind bzw. die sich in einer großen Relativgeschwindigkeit nähern. Je nach Gefahr kann somit den Objekten ein unterschiedlicher Kennungston zugewiesen werden, wobei sich der Kennungston beispielsweise in Tonhöhe oder in der Impulsfolgefrequenz unterscheidet und sich erhöhen, wenn die Gefahr zunimmt. Somit kann ein höherer Ton eine größere Gefahr bedeuten oder eine zunehmende Lautstärke eine steigende Gefahr implizieren. Ähnlich kann ein schneller schlagender Taktimpuls eine steigende oder eine höhere Gefahr bedeuten als ein niedriger Taktimpuls (wenn beispielsweise der Kennungston als ein rhythmischer Taktimpuls dargestellt wird).

[0016] Die so erzeugten Audiosignale der Objekte werden dann beispielsweise durch die oben genannte WFS oder ZAP wiedergegeben, wodurch automatisch weit entfernte Objekte leiser werden.

[0017] Bei weiteren Ausführungsbeispielen werden in besonderen Umgebungen, wie beispielsweise Schifffahrtsstraßen, ungefährliche Objekte komplett ausgeblendet (nicht wiedergegeben), um den Steuermann oder den Hörer nicht mit zuviel Information zu überlasten.

[0018] Ferner kann bei Ausführungsbeispielen der Wiedergabeort in gleicher Entfernung erscheinen wie die tatsächliche Entfernung ist, d. h. wenn das Objekt laut Radar ein Kilometer entfernt ist, ist das Audioobjekt in ein Kilometer Entfernung wahrnehmbar (1:1-Abbildung). Alternativ wird der Wiedergabeort entsprechend skaliert, so dass beispielsweise eine 1:100-Abbildung vorgenommen wird und ein ein Kilometer entferntes Objekt akustisch durch ein ca. zehn Meter entferntes akustisches Signal (virtuelle Schallquelle) wahrnehmbar ist oder wiedergegeben wird. Ersteres (die 1:1-Abbildung) weist beispielsweise den Vorteil auf, dass bei der WFS keinerlei Parallaxenfehler auftreten, so dass die Entfernung des Objekts nur noch durch die Lautstärke kodiert wird und nicht mehr durch die gekrümmte Wellenform. Sehr weit entfernte Objekte wären allerdings infolge der Schallgeschwindigkeit erst sehr spät hörbar und außerdem sind bei einer 1:1-Darstellung sehr weit entfernte Objekte kaum entfernungsmäßig unterscheidbar.

[0019] Ausführungsbeispiele verfolgen somit das Ziel Objekte mit Audiosignalen zu kodieren, damit sie möglichst gut ortbar sind. Um dies zu erzielen, sollten die Audiosignale hinreichend breitbandig sein, da beispielsweise ein Sinuston nur schwer wahrnehmbar ist. Dementsprechend sollten eher Schmalbandrauschen oder Sprache zur Identifizierung von Objekten - nicht aber ein Sinuston - benutzt werden. Um in dichten Umgebungen, wie beispielsweise Schifffahrtsstraßen, eine hohe Anzahl von Objekten wiedergeben zu können und darüber hinaus auch akustisch wahrnehmen zu können, werden statt kontinuierlicher Signale (z. B. ein Dauerton) gepulste Signale ausgesendet. Die Pulsfrequenz kann dabei ähnlich zu Parksensoren bei Autos mit steigender Gefahr steigen. Um eine dauerhafte Nutzung zu ermöglichen, sollten die Audiosignale angenehm klingen, wenn die Gefahr hinreichend niedrig ist. Die Gefahrenschwelle, oberhalb derer eine ernsthafte Gefahr bzw. unterhalb derer kein oder kaum Gefahrenpotential besteht, wird dabei beispielsweise variabel entsprechend den Gegebenheiten eingestellt. Die Gefahrenschwelle kann optional auch durch den Nutzer angepasste werden. Zum Beispiel spielen die Größe und die Geschwindigkeit eines Schiffes oder aber auch die Geschwindigkeiten der anderen Objekte eine Rolle. Der Schwellwert kann beispielsweise aus dem Verhältnis der Zeitdauer bis zu einer vorausberechneten Kollision zu einer Bremszeit des Schiffes ermittelt werden.

[0020] Der angenehme Klang der Audiosignale kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bei nicht identifizierten Objekten (z. B. Objekte, die keine Gefahr darstellen) eine niedrige Mittenfrequenz des Schmalbandrauschens oder eine niedrige Pulsfrequenz (seltene Darstellung) verwendet wird. Alternativ kann auch eine spektrale Färbung des Schmalbandrauschens verwendet werden, bei der hohe Frequenzen weniger Energie haben als tiefe (Ausschneiden mit Bandpass aus rosa Rauschen). Bei identifizierten Objekten wird dies durch seltenes Melden erreicht, z. B. bei Erstkontakt um dann nur im Minutenabstand ein neues Signal zu senden.

[0021] Das meldende Signal kann optional derart ausgewählt werden, dass es präzise zu orten ist und von Umgebungsgeräuschen unterscheidbar ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das meldende Signal einen angenehmen Klang hat, so dass auch bei langen Fahrten das System dauerhaft akzeptiert wird. Ein wesentlicher Vorteil akustischer, räumlich auflösender Displays ist, dass sie anders als optische Displays simultan mit der natürlichen Umwelt von einer Person verwendet werden können. Die natürliche Umwelt kann dabei beispielsweise ein Fahren auf Sicht oder auch das Hören von Schiffen und Bojen umfassen. Somit kann eine sogenannte augmented reality erzeugt werden.

[0022] Ausführungsbeispiele sind insbesondere deshalb vorteilhaft, da sie einen wichtigen Synergieeffekt zwischen akustischer und optischer Anzeige liefern. Die akustische Anzeige wird nämlich immer gemeldet und wahrgenommen, wobei eine Priorisierung nach Gefahr erfolgen kann, währenddessen die optische Anzeige die Aufmerksamkeit des Personals auf der Brücke erfordert. Ein Steuermann sieht beispielsweise nur dann ein Objekt auf dem Radarschirm, wenn er auf den Radarschirm blickt. Gleichzeitig sieht er aber nicht mehr aus dem Fenster und verliert damit einen Teil der Information, was in seinem näheren Umfeld passiert. Akustische Displays ermöglichen ihm gleichzeitig die Information aus dem Radar und den Blick aus dem Fenster zu nutzen. Gerade bei nicht sich selbst identifizierenden Objekten ist aber der erfahrene Auswerter in der Lage, aus dem Radarbild ein Objekt zu klassifizieren (z. B. als Schiff, Insel oder Bildstörung). Somit steckt in dem Zusammenwirken aus der akustischen Wahrnehmung (da ist ein Objekt) und dem Blick auf dem Radarschirm zur Kontrolle ein wichtiger Synergieeffekt. Bei weit entfernten, sich selbst identifizierenden Objekten kann durch einen Blick auf den Radarschirm jederzeit die Identifikation gelesen werden.

[0023] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur akustischen Anzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2

eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Sensor zur Bestimmung der Position eines Objekts;

Fig. 3a und 3b

Darstellungen von ortsabhängigen Signalen, um eine ansteigende Gefahr akustisch wahrzunehmen;

Fig. 4

ein Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von Lautsprechern zur akustischen Darstellung von zwei getrennten Objekten;

Fig. 5

eine schematische Darstellung eines Wiedergaberaums mit einem WFS-Modul; und

Fig. 6

ein prinzipielles Blockschaltbild eines Wellenfeldsynthesesystems mit Wellenfeldsynthesemodulen und Lautsprecherarrays in einem Wiedergaberaum.

[0024] Bezüglich der nachfolgend Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleiche oder gleichwirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit die Beschreibung dieser Funktionselemente in den verschiedenen, in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar sind.

[0025] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur akustischen Anzeige 100, die einen Eingang 105 aufweist, über dem Positionsangaben eines Objekts in die Vorrichtung 100 eingegeben werden können. Die Vorrichtung 100 weist ferner Ausgänge für eine Vielzahl von Lautsprechersignalen LS auf (z. B. für einem ersten Lautsprechersignal LS1, einem zweiten Lautsprechersignal LS2, einem dritten Lautsprechersignal LS3, ..., einem n-ten Lautsprechersignal LSn). Der Eingang für die Positionsangaben 105 ist ausgebildet, um einer Signalzuordnungseinrichtung 110 Objekte mit deren Position zu signalisieren. Die Signalzuordnungseinrichtung 110 ist ausgebildet, um den Objekten ein akustisches Signal zuzuordnen, wobei die Signalzuordnungseinrichtung 110 optional auf eine Signaldatenbank 140 zugreift, um verschiedenen Objekten verschiedene Signale - beispielsweise aufgrund ihres Gefahrenpotentials - zuzuordnen. Das jeweils zugeordnete Signal kann beispielsweise davon abhängen, ob sich das Objekt bewegt, wenn ja mit welcher Geschwindigkeit, oder ob es unbeweglich ist.

[0026] Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Lautsprecheransteuereinrichtung 120 auf, die von der Signalzuordnungseinrichtung 110 die Position des Objekts und das akustische Signal erhält, um daraus ein oder mehrere Lautsprechersignale LS für eine Vielzahl von Lautsprechern zu ermitteln und diese über die Ausgänge für die Lautsprechersignale LS1, ..., LSn auszugeben. Die Lautsprecheransteuereinrichtung 120 ist ausgebildet, um die einen oder die mehreren Lautsprechersignale LS basierend auf das akustische Signal, welches dem Objekt zugeordnet wurde, zu ermitteln. Die Ermittlung wird derart ausgeführt, dass bei Wiedergabe des einen oder der mehreren Lautsprechersignale LS die Position des Objekts in dem Wiedergaberaum akustisch angezeigt wird. Ein Hörer (oder Nutzer) nimmt dann die Position (z. B. Entfernung und Richtung) des Objekts als Position einer virtuellen Schallquelle war.

[0027] Ein Ausführungsbeispiel betrifft wie gesagt die Wiedergabe von Informationen eines Radargeräts, das Positionen von Objekten ermittelt. Zusätzlich zum oder anstatt des Radars können auch Informationen beispielsweise aus anderen Quellen, wie Echolots, oder anderen Sensoren in ähnlicher Weise umgesetzt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel, das im Folgenden beispielhaft genauer beschrieben werden soll, können beispielsweise Lautsprecher auf der Brücke des Schiffes unterhalb Fenster (eventuell auch zusätzlich oberhalb der Fenster) an allen Wänden angeordnet sein. Diese Lautsprecher können beispielsweise alle mit eigenen Verstärkern oder mit A/D-Umsetzer (Analog-Digital-Wandlern) ausgestattet sein und können darüber hinaus einzeln angesteuert werden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn eine möglichst komplette Umschließung des Personals auf der Brücke mit Lautsprechern erreicht wird, wobei für die zivile Seefahrt eine ebene Umschließung (Kreis) und für militärische Anwendungen eventuell auch eine räumliche Umschließung (Halbkugel) nützlich ist bzw. angestrebt wird. Die Umschließung braucht dabei nicht vollständig zu sein und kleinere Lücken in der Umschließung, die beispielsweise durch vorhandene Türen gegeben sind, wären auch möglich.

[0028] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Wiedergaberaums 210 mit drei Lautsprechern 220a, 220b und 220c und einem Radargerät 230. Das Radargerät 230 ist mit dem Eingang 105 verbunden und liefert Positionsangaben über Objekte in einer Umgebung des Wiedergaberaums 210. Beispielsweise ist das Radargerät 230 ausgebildet, um die Position des Objekts 200 an die Vorrichtung 100 zur akustischen Anzeige weiterzugeben. Die drei Lautsprecher 220a, 220b, 220c sind ferner mit den Ausgängen für die Lautsprechersignale LS der Vorrichtung zur akustischen Anzeige 100 verbunden. Konkret ist ein erster Lautsprecher 220a mit dem Ausgang für das erste Lautsprechersignal LS1, ein zweiter Lautsprecher 220b mit dem Ausgang für das zweite Lautsprechersignal LS2 und ein dritter Lautsprecher 220c mit dem Ausgang für das dritte Lautsprechersignal LS3 verbunden.

[0029] Die Vorrichtung zur akustischen Anzeige 100 wertet die Positionsangaben des Objekts 200, die sie von dem Radargerät 230 erhält, aus, um daraus drei Lautsprechersignale LS1, LS2, LS3 für den ersten, zweiten und dritten Lautsprecher 220a, 220b, 220c zu ermitteln. Die Ermittlung geschieht derart, dass die Position des Objekts 200 für den Zuhörer in dem Wiedergaberaum 210, der sich beispielsweise an einer Position P befindet, hörbar ist. Dazu ermittelt zunächst die Vorrichtung 100 ein akustisches Signal für das Objekt 200 in Abhängigkeit der Position des Objekts 200. Die Position ist durch die Entfernung d und die Richtung, die beispielsweise über einen Winkel α angegeben werden kann, bestimmt. Als nächstes berechnet die Vorrichtung 100 Lautsprechersignale LS für den ersten bis dritten Lautsprecher 220a bis 220c. Das kann beispielsweise ein Skalieren des Signalpegels und ein Verzögern des Signals umfassen, so dass der Zuhörer an der Position P das Objekt 200 entsprechend seiner Position wahrnimmt. Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das beispielsweise derart geschehen, dass der dritte Lautsprecher 220c das stärkste Signal liefert, währenddessen der erste Lautsprecher 220a nur ein geringes Signal liefert und der zweite Lautsprecher 220b kein Signal liefert.

[0030] Das in der Fig. 2 gezeigte Radargerät 230 kann ferner mit einem Sonargerät gekoppelt werden, welches beispielsweise die Unterwassertopographie abskannt und eventuell vorhandene Untiefen signalisiert, die ebenfalls akustisch darstellbar sind. Zur Unterscheidung können dabei wie gesagt unterschiedlichen Objekten (über Wasser, unter Wasser oder Landobjekte) unterschiedliche akustische Signale zugeordnet werden.

[0031] Die Fig. 3a und 3b zeigen mögliche Variationen des akustischen Signals in Abhängigkeit der Entfernung des Objekts und dem damit verbundenen Gefahrenpotentials.

[0032] In der Fig. 3a ist eine Abhängigkeit einer Frequenz f des Signals von der Entfernung d des Objekts 200 dargestellt. Solange das Objekt hinreichend weit entfernt ist, besteht keine oder kaum eine Gefahr. Wenn jedoch das Objekt zu nahe kommt und beispielsweise eine kritische Entfernung d_c unterschreitet, besteht eine erhöhte Gefahr, die eine erhöhte Aufmerksamkeit des Steuermanns erforderlich macht. Dieser Übergang von einer gefahrlosen zu einem gefährlichen Zustand kann beispielsweise in einem ändernden akustischen Signal signalisiert werden. Dazu kann beispielsweise, wenn die Entfernung oberhalb der kritischen Entfernung d_c liegt, die Frequenz f des Signals nahe oder lediglich leicht oberhalb einer Grundfrequenz f₀ liegen, wobei der so definierte Frequenzbereich von dem Steuermann als ungefährlich wahrgenommen wird. Wenn das Objekt jedoch die Entfernung derart verringert, dass sie unterhalb der kritischen Distanz d_c kommt, kann die Frequenz f des akustischen Signals plötzlich stark ansteigen, so dass dem Steuermann die ansteigende Gefahr signalisiert wird.

[0033] Der Anstieg in der Frequenz kann optional auch monoton mit abnehmender Entfernung des Objekts zunehmen, ohne dass es zu einem plötzlichen Änderung bei der kritischen Distanz kommt und ein ständig steigerndes Gefahrenpotential für den Steuermann wahrnehmbar wird.

[0034] Das akustische Signal oder die Frequenz f des akustischen Signals kann dabei zum einen die Tonfrequenz umfassen oder aber auch die Taktfrequenz, wenn beispielsweise das akustische Signal einen bestimmten Takt in einer bestimmten Frequenz (Wiederholrate der Takte) angibt. Auch bei dem Taktsignal kann mit abnehmender Entfernung die Taktfrequenz zunehmen, so dass dadurch akustisch ein zunehmendes Gefahrenpotential für den Steuermann wahrnehmbar wird.

[0035] Fig. 3b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Signalpegel S als Funktion der Zeit t dargestellt ist. Mit zunehmender Zeit nimmt bei diesem Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen zwei benachbarten Takten ab, so dass die Taktfrequenz zunimmt, so dass ein sich näherndes Objekt signalisieren wird. Gleichzeitig kann der abnehmende Taktabstand dadurch kombiniert werden, dass die Signalpulse lauter und/oder die Frequenzen der Signalpulse geändert werden. Die Änderung des Signals kann beispielsweise eine Verschiebung der Mittenfrequenz zu höheren Frequenzen aufweisen, so dass das zunehmende Gefahrenpotential auch in der Frequenzhöhe oder Tonfrequenz der Signalpulse wahrnehmbar wird. Wie in Fig. 3b gezeigt kann gleichzeitig auch die Amplitude oder Lautstärke des Signals mit zunehmendem Gefahrenpotential zunehmen.

[0036] Im Allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn in einem gefahrlosen Zustand die akustischen Signale kaum wahrnehmbar sind, so dass der Steuermann durch die akustischen Signale nicht gestört wird.

[0037] Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Vielzahl von Lautsprechern 220, einen ersten Lautsprecher 220a, ... , einen vierten Lautsprecher 220d, ... , einen neunten Lautsprecher 220i, ... , einen zwölften Lautsprecher 2201 aufweisen. Die Lautsprecher 220 sind derart um die Position P eines Hörers angeordnet, so dass die Position eines Objekts 200 oder die Richtung des Objekts 200 dadurch wahrnehmbar wird, dass lediglich ein Lautsprecher aktiv ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Position des aktiven Lautsprechers gleichzeitig in der Richtung des Objekts 200. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Position P im Wiedergaberaum 210 festgelegt ist.

[0038] Beispielsweise können, wie in der Fig. 4 gezeigt, zwei Objekte, ein erstes Objekt 200a in einer Entfernung d1 und ein zweites Objekt 200b in einer Entfernung d2 von dem Hörpunkt P wahrgenommen werden, indem der vierte Lautsprecher 220d ein erstes Schallsignal S1 erzeugt und der neunte Lautsprecher 220i ein zweites Schallsignal S2 erzeugt. Der Zuhörer an der Position P nimmt das erste Objekt 200a und das zweite Objekt dann entsprechend ihren Positionen war. Als aktiver Lautsprecher kann beispielsweise der Lautsprecher gewählt werden, welcher die geringste Entfernung zu der Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Objekt und der Position P aufweist. Das wäre bei dem ersten Objekt 200a der vierte Lautsprecher 220d und bei dem zweiten Objekt 200b der neunte Lautsprecher 220i. Alle anderen Lautsprecher befinden sich weiter von den jeweiligen Verbindungslinien weg (gemessen als senkrechten Abstand) und können beispielsweise bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aktiv sein (erzeugen kein Schallsignal).

[0039] Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die jeweils benachbarten Lautsprecher, zwischen denen die Verbindungslinie zwischen dem ersten Objekt 200a und der Position P entlang läuft, aktiv sind. Es können darüber hinaus noch weitere Nachbarlautsprecher aktiv sein. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei weiteren Ausführungsbeispielen nicht nur der vierte Lautsprecher 220d aktiv ist, sondern gleichzeitig auch der dritte Lautsprecher 220c und/oder der zweite Lautsprecher 220b und/oder der fünfte Lautsprecher 220e aktiv sein können. Wenn jedoch mehrere Lautsprecher gleichzeitig aktiv sind, um die Position eines der Objekte 200 darzustellen, ist die Amplitude/Phase derart zu wählen, dass für einen Zuhörer an der Position P das Objekt 200 an seiner jeweiligen Position akustisch wahrnehmbar wird. Akustische Wahrnehmbarkeit bedeutet dabei, dass das Objekt 200 als eine virtuelle Schallquelle wahrgenommen wird, wobei die Entfernung neben der Lautstärke auch durch eine verschiedene Taktfrequenz oder Tonfrequenz signalisiert sein kann (wie es beispielsweise in der Fig. 3a,b dargestellt wurde).

[0040] Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lautsprecher im Rahmen eines Wellenfeldsynthesesystems angeordnet sind, so dass die Vorrichtung zur akustischen Anzeige 100 ein erstes Lautsprecherarray 221a, ein zweites Lautsprecherarray 221b und ein drittes Lautsprecherarray 221c ansteuert. Jedes der drei Lautsprecherarrays 221a, 221b, 221c weist dabei beispielsweise eine Vielzahl von Lautsprechern auf, die sich z. B. in einem vorbestimmten räumlichen Abstand voneinander befinden und die Vorrichtung 100 ist ausgebildet, dass jeder Lautsprecher in einem jeweiligen Array einzeln ansteuerbar ist, so dass die drei Arrays, die beispielsweise an den Seitenwänden des Wiedergaberaums 210 angeordnet sein können, ein Wellenfeld synthetisieren, welches ein Objekt 200 als virtuelle Schallquelle in dem Wiedergaberaum 210 erzeugen würde. Die Vorrichtung 100 kann dabei wiederum mit einem Radargerät oder einem Sonargerät 230 gekoppelt sein, welches der Vorrichtung 100 die Position der jeweiligen Objekte übermittelt. Das Objekt braucht selbst keine Schallquelle sein, vielmehr wird dem Objekt ein Schallsignal gezielt zugeordnet. In diesem Sinne unterscheidet sich also die akustische Anzeige gemäß Ausführungsbeispielen von herkömmlichen Audio-Wiedergabesystemen.

[0041] Der Aufbau eines WFS-System ist im Allgemeinen sehr komplex und basiert auf die Wellenfeldsynthese. Die Wellenfeldsynthese ist ein an der TU Delft entwickeltes Audio-Reproduktionsverfahren zur räumlichen Wiedergabe komplexer Audioszenen. Im Gegensatz zu den meisten existierenden Verfahren zur Audio-Reproduktion ist die räumlich korrekte Wiedergabe nicht auf ein kleines Gebiet beschränkt, sondern erstreckt sich über ein ausgedehntes Wiedergabegebiet. WFS basiert auf einer fundierten mathematisch-physikalischen Grundlage, namentlich dem Prinzip von Huygens und dem Kirchhoff-Helmholtz-Integral.

[0042] Typischerweise besteht ein WFS-Reproduktionssystem aus einer großen Zahl von Lautsprechern (sog. sekundärer Quellen). Die Lautsprechersignale werden aus verzögerten und skalierten Eingangssignalen gebildet. Da in einer WFS-Szene typischerweise viele Audioobjekte (primäre Quellen) verwendet werden, sind sehr viele solcher Operationen zur Erzeugung der Lautsprechersignale erforderlich. Dies bedingt die hohe für die Wellenfeldsynthese benötigte Rechenleistung.

[0043] Neben den oben genannten Vorteilen bietet die WFS auch die Möglichkeit, bewegte Quellen realistisch abzubilden. Dieses Feature wird in vielen WFS-Systemen genutzt und ist beispielsweise für den Einsatz im Kino, Virtual-Reality-Applikationen oder Live-Aufführungen von großer Bedeutung.

[0044] Jedoch verursacht die Wiedergabe bewegter Quellen eine Reihe charakteristischer Fehler, die im Falle statischer Quellen nicht auftreten. Die Signalverarbeitung eines WFS-Wiedergabesystems hat dabei einen bedeutenden Einfluss auf die Wiedergabequalität.

[0045] Ein primäres Ziel ist die Entwicklung von Signalverarbeitungsalgorithmen für die Wiedergabe bewegter Quellen mittels WFS. Dabei ist die Echtzeitfähigkeit der Algorithmen eine wichtige Bedingung. Das wichtigste Kriterium zur Bewertung der Algorithmen ist die objektive wahrgenommene Audio-Qualität.

[0046] WFS ist wie gesagt ein bezüglich Verarbeitungsressourcen sehr aufwändiges Verfahren zur Audio-Reproduktion. Dies wird vor allem durch die große Zahl von Lautsprechern in einem WFS-Setup sowie die oftmals hohe Zahl virtueller Quellen, die in WFS-Szenen verwendet werden, bedingt. Aus diesem Grund ist die Effizienz der zu entwickelnden Algorithmen von herausragender Bedeutung.

[0047] Wellenfeldsynthesesysteme haben im Vergleich zu üblichen Mehrlautsprechersystemen den Vorteil, dass dadurch eine exakte Positionierung möglich wird und die exakte Positionierung auch an verschiedenen Positionen innerhalb des Wiedergaberaums 210 bestimmbar ist.

[0048] In Fig. 6 ist ein prinzipieller Aufbau eines Wellenfeldsynthesesystems dargestellt und hat ein Lautsprecherarray 221, das bezüglich eines Wiedergaberaumes 210 platziert ist. Im Einzelnen umfasst das in Fig. 6 gezeigte Lautsprecherarray, das ein 360°-Array ist, vier Arrayseiten 221a, 221b, 221c und 221d. Ist der Wiedergaberaum 210 z. B. eine Brücke auf einem Schiff, so wird bezüglich der Konventionen vorne/hinten oder rechts/links davon ausgegangen, dass sich die Vorausrichtung des Schiffs auf derselben Seite des Wiedergaberaums 210 befindet, an der auch das Teil-Array 221c angeordnet ist. In diesem Fall würde der Nutzer, der an dem hier so genannten Optimal-Punkt P in dem Wiedergaberaum 210 ist, beispielsweise nach vorne sehen. Hinter dem Nutzer würde sich dann das Teil-Array 221a befinden, während sich links vom Zuschauer das Teil-Array 221d befinden würde, und während sich rechts vom Nutzer das Teil-Array 221b befinden würde.

[0049] Jedes Lautsprecherarray 221 besteht aus einer Anzahl von verschiedenen Einzellautsprechern 708, die jeweils mit eigenen Lautsprechersignalen LS angesteuert werden, die von einem Wellenfeldsynthesemodul 710 über einen in Fig. 6 lediglich schematisch gezeigten Datenbus 712 bereitgestellt werden. Das Wellenfeldsynthesemodul 710 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Informationen über z. B. Art und Lage der Lautsprecher 708 bezüglich des Wiedergaberaums 210, also von Lautsprecher-Informationen (LS-Infos), und gegebenenfalls mit sonstigen Daten Lautsprechersignale LS für die einzelnen Lautsprecher 708 zu berechnen, die jeweils von den Audiodaten für virtuelle Quellen (=Objekte), denen ferner Positionsinformationen zugeordnet sind, gemäß den bekannten Wellenfeldsynthesealgorithmen abgeleitet werden. Die Positionsinformationen werden beispielsweise von einem Sensor zur Positionsbestimmung von Objekten (z. B. dem Radar) ermittelt und dem Wellenfeldsynthesemodul über dem Eingang 105 bereitgestellt. Das Wellenfeldsynthesemodul kann ferner noch weitere Eingaben erhalten, wie beispielsweise Informationen über die Raumakustik des Wiedergaberaums 210 etc. aufweisen.

[0050] Bei Ausführungsbeispielen, die WFS oder auch ZAP zur Ansteuerung der Lautsprecher nutzen, ist die Signalzuordnungseinrichtung 110 ausgebildet ist, um mehreren Objekten 200 akustische Signale zuzuordnen und die Lautsprecheransteuereinrichtung 120 ist ausgebildet, um für jedes der mehreren Objekte 200 Komponentensignale zu erzeugen und die Komponentensignale zu Lautsprechersignalen LS zu kombinieren, so dass die mehreren Objekte 200 akustisch an verschiedenen Positionen wahrnehmbar sind. Die verschiedenen Objekte können dabei wie oben beschrieben als virtuelle Quellen (Schallquellen) für die Zuhörer erscheinen oder wahrgenommen werden.

[0051] Ausführungsbeispiele können beispielsweise wie folgt ergänzt oder modifiziert werden. So werden bei weiteren Ausführungsbeispielen ebenfalls Randbedingungen in den Schiffen berücksichtigt. Die Randbedingungen umfassen beispielsweise Anforderungen an die Häufigkeit der Meldungen, mögliche Positionen der Lautsprecher, der nötige Schalldruckpegel, die Charakterisierung des Störschalls (z. B. vom Motor) sowie eine Spezifikation der Ansteuersignale für die akustische Anzeige.

[0052] Unter Nutzung einer Datenbank können dann optimale Meldesignale unter Berücksichtigung typischer räumlicher Klänge auf den Schiffen erzeugt werden.

[0053] Bei Ausführungsbeispielen umfasst die akustische Ansteuerung Techniken wie beispielsweise die binaurale Kodierung oder die oben beschriebene Wellenfeldsynthese. Dabei werden die verschiedenen Techniken anhand von Testaufbauten in Schiffen (oder Eins-zu-Eins-Modellen von der Brücke und/oder des Leitstandes) genutzt. Psychoakustische Experimente können beispielsweise entsprechende Hinweise liefern.

[0054] Ausführungsbeispiele setzen Meldesignale ein, die im Schiffsumfeld möglichst gut zu orten sind, gleichzeitig aber möglichst angenehm klingen. Hierbei sind Testaufbauten im Labor oder aber ein Eins-zu-Eins-Modell von der Brücke und/oder des Leitstandes oder in Fahrzeugen sowie psychoakustische Experimente nützlich.

[0055] Weitere Ausführungsbeispiele liefern ferner eine Anbindung von Sensoren und Informationen, die beispielsweise von Radar, Echolot und Seekarten erhalten werden, an die akustische Anzeige. Ein wesentlicher Teil der Anbindung ist dabei die Auswahl der relevanten Objekte, die beispielsweise mittels akustischer Anzeige dargestellt werden sollten.

[0056] Ausführungsbeispiele umfassen zusammenfassend beispielsweise die folgenden Aspekte:

(a) Einsatz akustischer Displays in Schiffen;

(b) Anbindung von Radar, Echolot und Seekarten an akustische Displays;

(c) Anbindung von Wetterkarten an akustische Displays;

(d) Anbindung von Funkbojen an akustische Displays für Schiffe;

(e) Auswahl von Objekten nach Wichtigkeit, insbesondere bezüglich des Ortes und der relativen oder der absoluten Geschwindigkeit des Schiffes sowie der Objekte (Schiffe, Unterwasserhindernisse, etc.); und

(f) Auswahl wohlklingender Meldesignale.

[0057] Schließlich können die beschriebenen Systeme auch in Automobilen angewendet werden, d.h. weitere Ausführungsbeispiele umfassen ebenfalls entsprechende Systeme zur Fahrerassistenz im Auto. Beispielweise können damit seitlich sich nähernde Fahrzeuge (z. B. beim Spurwechsel) akustisch signalisiert werden.

[0058] Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist die Signalzuordnungseinrichtung 110 ausgebildet, um dem Objekt 200 auch dann ein akustisches Signal zuzuordnen, wenn das Objekt 200 selbst keine Schallquelle ist.

[0059] Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 hat die Signalzuordnungseinrichtung 110 ferner einen Eingang 105, der mit einem Sensor 230 zur Positionsbestimmung des Objektes 200 koppelbar ist, wobei der Sensor 230 ausgebildet ist, die Position des Objekts 200 an die Signalzuordnungseinrichtung 110 zu übermitteln. Insbesondere weist der Sensor 230 ein Radar oder Sonar auf.

[0060] Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist die Lautsprecheransteuereinrichtung 120 ausgebildet, um genau ein Lautsprechersignal LS für genau einen Lautsprecher 220d zu ermitteln, wobei der Lautsprecher 220d im Wiedergaberaum 210 in Richtung des Objekts 200 platzierbar ist. Optional steuert das genau eine Lautsprechersignal LS genau einen anderen Lautsprecher 220 an, wenn das Objekt 200 seine Position ändert.

[0061] Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist die Signalzuordnungseinrichtung 110 ausgebildet, um dem Objekt 200 ein akustisches Signal in einer vorbestimmten Mindestbandbreite zuzuordnen, so dass das akustische Signal deutlich akustisch wahrnehmbar ist.

[0062] Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten das erfindungsgemäße Schema auch in Software implementiert sein kann. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder einer CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.

Ansprüche

1. Vorrichtung (100) zur akustischen Anzeige der Positionen mindestens zweier verschiedener Objekte (200) in einem Wiedergaberaum (210), wobei in dem Wiedergaberaum (210) zumindest drei Lautsprecher (220) an räumlich unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, so dass durch unterschiedliche Ansteuerung der Lautsprecher (220) unterschiedliche räumliche Positionen akustisch darstellbar sind, wobei die Vorrichtung (100) zur akustischen Anzeige folgende Merkmale aufweist:

eine Signalzuordnungseinrichtung (110), die ausgebildet ist, um den Objekten (200) jeweils ein akustisches Signal in Abhängigkeit der Entfernung des jeweiligen Objekts (200) und dem damit verbundenen Gefahrenpotential zuzuordnen,

bei der die Signalzuordnungseinrichtung (110) ferner einen Eingang (105) aufweist, der mit einem Sensor (230) zur Positionsbestimmung der Objekte (200) koppelbar ist und der Sensor (230) ausgebildet ist, die Position der Objekte (200) an die Signalzuordnungseinrichtung (110) zu übermitteln; und

eine Lautsprecheransteuereinrichtung (120), die ausgebildet ist, um ein oder mehrere Lautsprechersignale (LS) für die zumindest drei Lautsprecher (220) zu ermitteln,

wobei das eine oder die mehreren Lautsprechersignale (LS), durch das die Positionen der Objekte (200) angezeigt werden, auf den durch die Signalzuordnungseinrichtung (110) den Objekten (200) zugeordneten akustischen Signalen basieren, und wobei das eine oder die mehreren Lautsprechersignale (LS) so ermittelbar sind, dass bei Wiedergabe des einen oder der mehreren Lautsprechersignale (LS) die Positionen der Objekte (200) in dem Wiedergaberaum (210) akustisch angezeigt werden,

wobei die Vorrichtung (100) zur akustischen Anzeige eine Signaldatenbank (140) aufweist, die mit der Signalzuordnungseinrichtung (110) verbunden ist, wobei die Signaldatenbank (140) ausgebildet ist, um verschiedene akustische Signale für die Objekte (200) bereitzustellen, wobei die zugeordneten akustischen Signale davon abhängen, ob das jeweilige Objekt (200) beweglich oder statisch ist.

2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der akustische Signale in der Signaldatenbank (140) entsprechend eines Gefahrenpotentials klassifiziert sind und die Signalzuordnungseinrichtung (110) ausgebildet ist, verschiedenen Objekten (200) entsprechend ihrer potentiellen Gefahr akustische Signale aus verschiedenen Klassen zuzuordnen.

3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, bei der akustische Signale mit einem höheren Gefahrenpotential eine höhere Tonfrequenz oder eine höhere Taktfrequenz aufweisen.

4. Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei der ein akustisches Signal mit einem hohen Gefahrenpotential einem Objekt (200) mit einer geringeren Entfernung und ein akustisches Signal mit einem geringen Gefahrenpotential einem Objekt (200) in einer größeren Entfernung zugeordnet wird.

5. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der mindestens eines der Objekte (200) eine Relativgeschwindigkeit zu dem Wiedergaberaum (200) aufweist, und bei der das zugeordnete akustische Signal von der Relativgeschwindigkeit abhängt.

6. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Lautsprecheransteuereinrichtung (120) ausgebildet ist, um mehrere Lautsprechersignale (LS) für die Vielzahl von Lautsprechern (220) zu ermitteln, wobei die Vielzahl von Lautsprechern (220) eine Position in dem Wiedergaberaum (210) zumindest teilweise in einer Ebene umschließen.

7. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der sich mindestens eines der Objekte (200) durch eine Textmitteilung identifiziert, wobei der Sensor (230) ausgebildet ist, um die Textmitteilung an den Eingang (105) weiterzuleiten, und wobei die Vorrichtung (100) ferner ein Text-zu-Sprache-Modul aufweist, das ausgebildet ist, die Textmitteilung in ein Audiosignal umzusetzen und an die Lautsprecheransteuereinrichtung (120) weiterzuleiten.

8. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Signalzuordnungseinrichtung (110) ausgebildet ist, um mehreren Objekten (200) akustische Signale zuzuordnen, und bei der die Lautsprecheransteuereinrichtung (120) ausgebildet ist, um für jedes der mehreren Objekte (200) Komponentensignale zu erzeugen und die Komponentensignale zu Lautsprechersignalen (LS) zu kombinieren, so dass die mehreren Objekte (200) akustisch an verschiedenen Positionen wahrnehmbar sind.

9. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Lautsprecheransteuereinrichtung (120) ausgebildet ist, um die Entfernung (d) des Objekts (200) durch eine Tonfrequenz oder Taktfrequenz zu kodieren, so dass die Entfernung des Objekts (200) mit einem vorgegebenen Maßstab wahrnehmbar ist.

10. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Lautsprecheransteuereinrichtung (120) ein Wellenfeldsynthese-System aufweist, wobei das Wellenfeldsynthese-System ausgebildet ist, um das dem Objekt (200) zugeordnete akustische Signal als virtuelle Quelle wiederzugeben.

11. Vorrichtung zum Abtasten einer Umgebung mit:

einem Sensor (230) zur Bestimmung von Positionen von Objekten (200) in der Umgebung; und

einer Vorrichtung (100) zur akustischen Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die mit dem Sensor (230) gekoppelt ist und die Positionen der Objekte (200) von dem Sensor (230) erhält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Sensor (230) ein Radar oder einen Echolot aufweist.

13. Verfahren zur akustischen Anzeige der Positionen mindestens zweier verschiedener Objekte (200) in einem Wiedergaberaum (210), wobei in dem Wiedergaberaum (210) zumindest drei Lautsprecher (220) an räumlich unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, so dass durch unterschiedliche Ansteuerung der Lautsprecher (220) unterschiedliche Positionen akustisch darstellbar sind, mit folgenden Schritten:

Zuordnen verschiedener akustischer Signale zu den Objekten (200) in Abhängigkeit der Entfernung des jeweiligen Objekts (200) und dem damit verbundenen Gefahrenpotential, wobei im Zuordnen der verschiedenen akustischen Signale den Objekten mittels einer Signaldatenbank (140) die akustischen Signale in Abhängigkeit davon zugeordnet werden, ob das jeweilige Objekt (200) beweglich oder statisch ist; und

Ermitteln von einem oder mehreren Lautsprechersignalen (LS) für die zumindest drei Lautsprecher (220), wobei das eine oder die mehreren Lautsprechersignale (LS) derart ermittelt werden, dass bei Wiedergabe des einen oder der mehreren Lautsprechersignale (LS) die Positionen der Objekte (200) in dem Wiedergaberaum (210) akustisch angezeigt werden.

14. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.

Claims

1. Device (100) for acoustic display of the positions of at least two different objects (200) in a reproduction space (210), at least three loudspeakers (220) being arranged at spatially different positions in the reproduction space (210) so that different spatial positions may be represented acoustically by driving the loudspeakers (220) differently, the device (100) for acoustic display comprising:

signal associating means (110) configured to associate an acoustic signal with each of the objects (200) in dependence on the distance of the respective object (200) and on the danger potential associated therewith,

wherein the signal associating means (110) additionally comprises an input (105) which may be coupled to a sensor (230) for determining the positions of the objects (200), and the sensor (230) is configured to transmit the position of the objects (200) to the signal associating means (110); and

loudspeaker driving means (120) configured to establish one or several loudspeaker signals (LS) for the at least three loudspeakers (220),

wherein the one or several loudspeaker signals (LS) by which the positions of the objects (200) are displayed are based on the acoustic signals associated with the objects (200) by the signal associating means (110), and wherein the one or several loudspeaker signals (LS) may be established such that upon reproduction of the one or several loudspeaker signals (LS), the positions of the objects (200) in the reproduction space (210) are displayed acoustically,

the device (100) for acoustic display further comprising a signal database (140) connected to the signal associating means (110), the signal database (140) being configured to provide different acoustic signals for the objects (200), the associated acoustic signals depending on whether the respective object (200) is movable or static.

2. Device (100) in accordance with claim 1, wherein acoustic signals in the signal database (140) are classified in accordance with a danger potential, and the signal associating means (110) is configured to associate acoustic signals from different classes with different objects (200) in accordance with their potential dangers.

3. Device (100) in accordance with claim 2, wherein acoustic signals of a higher danger potential comprise a higher audio frequency or a higher clock frequency.

4. Device (100) in accordance with claim 2 or claim 3, wherein an acoustic signal of a high danger potential is associated with an object (200) at a smaller distance, and an acoustic signal of a smaller danger potential is associated with an object (200) at a greater distance.

5. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein at least one of the objects (200) comprises a relative speed to the reproduction space (200), and wherein the associated acoustic signal is dependent on the relative speed.

6. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein the loudspeaker driving means (120) is configured to establish several loudspeaker signals (LS) for the multitude of loudspeakers (220), the multitude of loudspeakers (220) at least partly surrounding a position in the reproduction space (210) in one plane.

7. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein at least one of the objects (200) identifies itself by a textual notification, the sensor (230) being configured to pass on the textual notification to the input (105), and the device (100) additionally comprising a text-to-speech module configured to convert the textual notification to an audio signal and to pass it on to the loudspeaker driving means (120).

8. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein the signal associating means (110) is configured to associate acoustic signals with several objects (200), and wherein the loudspeaker driving means (120) is configured to generate component signals for each of the several objects (200) and to combine the component signals to form loudspeaker signals (LS) so that the several objects (200) are acoustically perceivable at different positions.

9. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein the loudspeaker driving means (120) is configured to encode the distance (d) of the object (200) by an audio frequency or clock frequency such that the distance of the object (200) is perceivable at a predetermined scale.

10. Device (100) in accordance with one of the preceding claims, wherein the loudspeaker driving means (120) comprises a wave field synthesis system, the wave field synthesis system being configured to reproduce the acoustic signal associated with the object (200) as a virtual source.

11. Device for scanning an environment, comprising:

a sensor (230) for determining positions of objects (200) in the environment; and

a device (100) for acoustic display in accordance with one of claims 1 to 10 that is coupled to the sensor (230) and receives the positions of the objects (200) from the sensor (230).

12. Device in accordance with claim 12, wherein the sensor (230) comprises a radar or sonar.

13. Method for acoustic display of the positions of at least two different objects (200) in a reproduction space (210), at least three loudspeakers (220) being arranged at spatially different positions in the reproduction space (210) so that different positions may be represented acoustically by driving the loudspeakers (220) differently, comprising:

associating different acoustic signals with the objects (200) in dependence on the distance of the respective object (200) and the danger potential associated therewith, wherein said associating of the different acoustic signals with the objects using a signal database (140) comprises associating the acoustic signals in dependence on whether the respective object (200) is movable or static; and establishing one or several loudspeaker signals (LS) for the at least three loudspeakers (220), wherein

the one or several loudspeaker signals (LS) are established such that upon reproduction of the one or several loudspeaker signals (LS), the positions of the objects (200) in the reproduction space (210) are displayed acoustically.

14. Computer program comprising a program code for performing the method in accordance with claim 13 when the computer program runs on a computer.

Revendications

1. Dispositif (100) d'indication acoustique des positions d'au moins deux objets différents (200) dans un espace de reproduction (210), dans lequel dans l'espace de reproduction (210) sont disposés au moins trois haut-parleurs (220) en des positions spatiales différentes, de sorte que par une activation différente des haut-parleurs (220) puissent être représentées acoustiquement des positions spatiales différentes, le dispositif (100) d'indication acoustique présentant les caractéristiques suivantes:

un moyen d'association de signal (110) qui est réalisé pour associer à chacun des objets (200) un signal acoustique en fonction de la distance de l'objet respectif (200) et du potentiel de risque y lié,

dans lequel le moyen d'association de signal (110) présente par ailleurs une entrée (105) qui peut être couplée à un capteur (230) pour la détermination de position des objets (200), et le capteur (230) est réalisé pour transmettre la position des objets (200) au moyen d'association de signal (110); et

un moyen d'activation de haut-parleur (120) qui est réalisé pour déterminer un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) pour les au moins trois haut-parleurs (220),

dans lequel les un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) par lesquels sont indiquées les positions des objets (200) se basent sur les signaux acoustiques associés aux objets (200) par le moyen d'association de signal (110), et dans lequel les un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) peuvent être déterminés de sorte que lors de la reproduction des un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) soient indiquées acoustiquement les positions des objets (200) dans l'espace de reproduction (210),

le dispositif (100) d'indication acoustique présentant une base de données de signal (140) qui est connectée au moyen d'association de signal (110), la base de données de signal (140) étant réalisée pour mettre à disposition différents signaux acoustiques pour les objets (200), les signaux acoustiques associés dépendant de si l'objet respectif (200) est déplaçable ou statique.

2. Dispositif (100) selon la revendication 1, dans lequel les signaux acoustiques dans la base de données de signal (140) sont classifiés selon un potentiel de risque et le moyen d'association de signal (110) est réalisé pour associer à différents objets (200) en fonction de leur risque potentiels des signaux acoustiques de différentes classes.

3. Dispositif (100) selon la revendication 2, dans lequel des signaux acoustiques à un potentiel de risque supérieur présentent une fréquence sonore supérieure ou une fréquence d'horloge supérieure.

4. Dispositif (100) selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel un signal acoustique à haut potentiel de risque est associé à un objet (200) à faible distance et un signal acoustique à faible potentiel de risque est associé à un objet (200) à grande distance.

5. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des objets (200) présente une vitesse relative vers l'espace de reproduction (200), et dans lequel le signal acoustique associé dépend de la vitesse relative.

6. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'activation de haut-parleur (120) est réalisé pour déterminer plusieurs signaux de haut-parleur (LS) pour la pluralité de haut-parleurs (220), dans lequel la pluralité de haut-parleurs (220) entourent une position dans l'espace de reproduction (210) au moins partiellement dans un plan.

7. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'un des objets (200) est identifié par un message de texte, dans lequel le capteur (230) est réalisé pour transmettre le message de texte à l'entrée (105), et dans lequel le dispositif (100) présente par ailleurs un module texte-vocal qui est réalisé pour convertir le message texte en un signal audio et le transmettre au moyen d'activation de haut-parleur (120).

8. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'association de signal (110) est réalisé pour associer des signaux acoustiques à plusieurs objets (200), et dans lequel le moyen d'activation de haut-parleur (120) est réalisé pour générer pour chacun des plusieurs objets (200) des signaux à composantes et pour combiner les signaux à composantes pour obtenir des signaux de haut-parleur (LS), de sorte que les plusieurs objets (200) puissent être perçus acoustiquement à différentes positions.

9. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'activation de haut-parleur (120) est réalisé pour coder la distance (d) de l'objet (200) par une fréquence sonore ou une fréquence d'horloge, de sorte que la distance de l'objet (200) puisse être perçue avec un niveau prédéterminé.

10. Dispositif (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'activation de haut-parleur (120) présente un système de synthèse de champ d'onde, dans lequel le système de synthèse de champ d'onde est réalisé pour reproduire le signal acoustique associé à l'objet (200) comme source virtuelle.

11. Dispositif de balayage d'un environnement, avec:

un capteur (230) destiné à déterminer des positions d'objets (200) dans l'environnement; et

un dispositif (100) d'indication acoustique selon l'une des revendications 1 à 10 qui est couplé au capteur (230) et obtient les positions des objets (200) du capteur (230).

12. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le capteur (230) présente un radar ou un sonar.

13. Procédé d'indication acoustique des positions d'au moins deux objets différents (200) dans un espace de reproduction (210), dans lequel dans l'espace de reproduction (210) sont disposés au moins trois haut-parleurs (220) en des positions spatiales différentes, de sorte que par une activation différente des haut-parleurs (220) puissent être représentées acoustiquement des positions spatiales différentes, aux étapes suivantes consistant à:

associer différents signaux acoustiques aux objets (200) en fonction de la distance de l'objet respectif (200) et du potentiel de risque y lié, dans lequel, lors de l'association des différents signaux acoustiques aux objets au moyen d'une base de données de signal (140), les signaux acoustiques sont associés en fonction de si l'objet respectif (200) est déplaçable ou statique; et

déterminer un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) pour les au moins trois haut-parleurs (220), où les un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS) sont déterminés de sorte que, lors de la reproduction des un ou plusieurs signaux de haut-parleur (LS), les positions des objets (200) dans l'espace de reproduction (210) soient indiquées acoustiquement.

14. Programme d'ordinateur avec un code de programme pour réaliser le procédé selon la revendication 13 lorsque le programme d'ordinateur est exécuté sur un ordinateur.

Zeichnung