DE10254407B4

DE10254407B4 - Apparatus and method for suppressing feedback

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Publication number: DE10254407B4
Application number: DE10254407A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Sporer; Christian Dr.-Ing. Neubauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: AU2003276271A1; HK1072522A1; WO2004047484A1; DE50302143D1; DE10254407A1; ATE315323T1; EP1518441A1; EP1518441B1

Abstract

The invention relates to a device for suppressing a feedback in an environment containing a microphone (10) and a loudspeaker (13), comprising a device (20), for embedding a test signal in a loudspeaker signal, a microphone signal, or a modified microphone signal, preferably using a psychoacoustic marking threshold by means of a pseudo-noise test signal, a device (50) for determining a property of a transmission path in the environment between the loudspeaker (13) and the microphone (10), using the embedded test signal and the microphone signal, a filter (40), for filtering the loudspeaker signal, to give a filtered loudspeaker signal, whereby the filter may be adjusted with regard to the filter characteristics thereof by the determining device (50) to match the same to the properties of the transmission path and a device (30) for subtracting the filtered loudspeaker signal from the microphone signal to give a modified microphone signal in which the feedback as a result of the loudspeaker is reduced. The feedback suppression concept achieves an effective feedback suppression without a loss in audio quality in particular without detracting from the artistic work of an artist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Audiowiedergabesysteme und insbesondere auch auf Audiowiedergabesysteme in Live-Umgebungen.The The present invention relates to audio reproduction systems and especially on audio playback systems in live environments.

In typischen Rockkonzerten existiert eine hohe Dynamik dahin gehend, daß sich z.B. der Sänger auf der Bühne sehr viel bewegt. Dasselbe trifft oftmals für den Gitarristen zu. Andererseits sind jedoch die Lautsprecher in einer solchen Vorführungsumgebung statisch angeordnet. Daher bleibt es nicht aus, daß der Sänger samt seines Mikrophons, wie auch z.B. der Gitarrist samt seines an der Gitarre angebrachten Mikrophons manchmal etwas näher an Lautsprecher gerät und manchmal etwas weiter von Lautsprechern weg angeordnet ist. Während der Fall unproblematisch ist, in dem ein Mikrophon von einem Lautsprecher weit entfernt ist, ist der Fall, in dem ein Mikrophon sehr nahe an einem Lautsprecher angeordnet ist, sehr problematisch. Nachdem in dem Signalpfad vom Mikrophon zum Lautsprecher eine hohe Verstärkung vorhanden ist, führt eine Einkopplung des Lautsprechersignals in das Mikrophon dazu, daß das Mikrophon/Lautsprecher-System zu schwingen beginnt. Eine solche Schwingung äußert sich als Rückkopplung bei einer bestimmten Frequenz. Sie tritt immer dann auf, wenn die Amplituden- und die Phasenbedingung erfüllt ist. Die spezielle Phasenbedingung, die aktuell am besten erfüllt ist, legt die Frequenz fest, die typischerweise relativ hoch ist, so daß sich eine Rückkopplung als lautes Pfeifen bemerkbar macht. Dieses Pfeifen ist nicht nur für die Zuhörer unangenehm, sondern auch für die Künstler.In typical rock concerts there is a high dynamic that yourself e.g. the singer on stage very much moved. The same often applies to the guitarist. on the other hand however, the speakers are in such a demonstration environment arranged statically. Therefore, it is not enough that the singer together his microphone, as well as e.g. the guitarist together with his at the Guitar-mounted microphone sometimes gets a little closer to speakers and sometimes a little further away from speakers. During the Case is unproblematic, in which a microphone from a speaker far away is the case where a microphone is very close is arranged on a speaker, very problematic. After this There is a high gain in the signal path from the microphone to the loudspeaker is, leads a coupling of the loudspeaker signal into the microphone, that this Microphone / speaker system begins to swing. Such Vibration manifests itself as feedback at a certain frequency. It always occurs when the Amplitude and the phase condition is met. The special phase condition, the currently best fulfilled is, sets the frequency, which is typically relatively high, so that a feedback makes a loud whistle noticeable. This whistling is not only for the listeners uncomfortable, but also for the artists.

Signaltheoretisch ausgedrückt existiert ein stark zeitlich variabler Kanal von einem oder mehreren Lautsprechern zu einem oder mehreren Mikrophonen.signal theory expressed exists a strongly time-variable channel of one or more Speakers to one or more microphones.

Bekannte Rückkopplungsunterdrückungstechniken mischen hörbare Rückkopplungstöne in das Mikrophon ein und verwenden Filter, um eine angehende Rückkopplung zu unterdrücken.Known Feedback suppression techniques mix audible Feedback sounds in the Microphone and use filters to get a budding feedback to suppress.

Alternative Rückkopplungsunterdrückungstechniken verwenden eine sogenannte Pitch-Shifting-Technik, um die Rückkopplung in unhörbare Teile des Spektrums zu verschieben, so daß stabile Rückkopplungstöne vermieden werden.alternative Feedback suppression techniques use a so-called pitch-shifting technique to feedback in inaudible Shift parts of the spectrum so that stable feedback sounds are avoided become.

Während die erste Lösung eine kurze Rückkopplung benötigt, um eine Unterdrückung auszulösen, bewirkt die andere Lösung in manchen Fällen einen seltsamen Ton, der z.B. das Singen und Intonieren für Artisten schwierig macht.While the first solution a short feedback needed for a suppression trigger, causes the other solution in some cases a strange sound, e.g. singing and voicing for artists makes difficult.

Insbesondere in Mehrkanalsystemen sind die beiden genannten Rückkopplungsunterdrückungslösungen sehr problematisch wenn nicht gar undurchführbar.Especially In multi-channel systems, the two aforementioned feedback cancellation solutions are very problematic if not impracticable.

Die EP 0 581 261 A1 offenbart eine Hörprothese mit einer vom Benutzer gesteuerten Rückkopplungs-Unterdrückung. Einem Mikrophon ist ein Summierer nachgeschaltet, der von dem Mikrophonsignal ein Ausgangssignal, das von einem adaptiven Filter geliefert wird, subtrahiert. Das Ausgangssignal des Summierers wird in einem Signalprozessor verarbeitet und zu einem Lautsprecher geliefert. Das Signal nach dem Signalprozessor und das Signal vor dem Signalprozessor werden dem adaptiven Filter zugeführt, um die Filtercharakteristik des adaptiven Filters zu adaptieren. Der Benutzer ist in der Lage, das adaptive Filter in verschiedene Adaptionsmodi durch eine manuelle Steuerung zu bringen. Ferner sind ein Rausch-Generator sowie ein weiterer Summierknoten vorgesehen. Um eine bessere Adaption zu erreichen, wird in Perioden relativer Ruhe, oder wenn die Umgebung gerade ein sehr leises akustisches Signal liefert, ansprechend auf eine Benutzersteuerung ein Testsignal für den zusätzlichen Summierer in das Lautsprechersignal eingebracht. Die Anwesenheit des eingebrachten Signals im Rückkopplungssignal hilft dann, wenn gerade kein akustisches Signal aus der Umgebung vorhanden ist, bei der Adaptierung des adaptiven Filters. The EP 0 581 261 A1 discloses a hearing prosthesis with user-controlled feedback cancellation. A microphone is followed by a summer, which subtracts from the microphone signal an output signal supplied by an adaptive filter. The output of the summer is processed in a signal processor and delivered to a speaker. The signal after the signal processor and the signal before the signal processor are supplied to the adaptive filter to adapt the filter characteristic of the adaptive filter. The user is able to bring the adaptive filter into different adaptation modes by manual control. Furthermore, a noise generator and a further summing node are provided. In order to achieve better adaptation, in periods of relative quiet, or when the environment is currently delivering a very low acoustic signal, a test signal for the additional summer is introduced into the loudspeaker signal in response to user control. The presence of the introduced signal in the feedback signal helps to adapt the adaptive filter when there is no acoustic signal from the environment.

Das US-Patent Nr. 6,386,039 offenbart Konzepte zum Bestimmen der akustischen Raumcharakteristika eines Fahrzeuginnenraums, wobei diese Raumcharakteristika zwar durch den Fahrzeuginnenraum bestimmt sind, sich jedoch durch die Anzahl und die Bewegungen von Fahrzeuginsassen, Umgebungseinflüsse, die Geräusche bewirken (Wind), Temperaturfluktuationen, Straßenbedingungen oder Betriebsparameter (Fahrgeschwindigkeit oder Motordrehzahl) ändern können.The U.S. Patent No. 6,386,039 discloses concepts for determining the acoustic Room characteristics of a vehicle interior, these room characteristics Although determined by the vehicle interior, but through the number and movements of vehicle occupants, environmental influences, the Sounds effect (wind), temperature fluctuations, road conditions or operating parameters (Driving speed or engine speed).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zum Unterdrücken einer Rückkopplung zu schaffen.The Object of the present invention is to provide an improved Concept for suppressing a feedback to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder ein Verfahren nach Patentanspruch 14 gelöst.These Task is achieved by a device according to claim 1 or a Method according to claim 14 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine wirksame Rückkopplungsunterdrückung dadurch erreicht werden kann, daß ein Mikrophonsignal, das eine Überlagerung eines Nutzsignals und eines von einem Lautsprecher oder mehreren Lautsprechern stammenden Rückkopplungssignals ist, vor der Mischung bzw. Verstärkung dahin gehend verarbeitet wird, daß der Rückkopplungsanteil von dem Mikrophon signal subtrahiert wird, so daß nach der Subtraktion lediglich das Nutzsignal verbleibt.The present invention is based on the finding that effective feedback suppression can be achieved by processing a microphone signal which is a superposition of a wanted signal and a feedback signal originating from a loudspeaker or a plurality of loudspeakers prior to mixing the feedback component is subtracted from the microphone signal so that after subtraction, only the wanted signal remains.

Unabhängig davon, ob die Rückkopplungssignalkomponente im Falle eines ungünstigen Kanals, also wenn sich das Mikrophon sehr nahe am Lautsprecher befindet, groß ist oder im Falle eines günstigen Kanals, also wenn das Mikrophon relativ weit vom Lautsprecher entfernt ist, klein ist, wird die Rückkopplungssignalkomponente vorzugsweise durchgehend von dem Mikrophonsignal entfernt. Hierzu ist es nötig, die Rückkopplungssignalkomponente am Mikrophon synthetisch zu bestimmen.Independently of, whether the feedback signal component in the case of an unfavorable Channels, so if the microphone is very close to the speaker, is great or in the case of a favorable one Channels, so if the microphone is relatively far away from the speaker is small, becomes the feedback signal component preferably continuously removed from the microphone signal. For this it is necessary, the feedback signal component to be determined synthetically on the microphone.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine Markierungsoperation dahin gehend vorgenommen, daß das Signal, das von dem Lautsprecher ausgestrahlt wird, erkannt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß entweder in das Mikrophonsignal nach der Subtraktion oder in das Mikrophonsignal vor der Subtraktion oder in das Signal nach Mischung und Verstärkung, also in das z.B. noch digital vorliegende Wiedergabesignal für einen Lautsprecher, ein Testsignal eingebettet wird.According to the invention for this purpose a marking operation is made so that the signal, which is emitted by the speaker, can be detected. This is achieved by either into the microphone signal after subtraction or into the microphone signal before the subtraction or in the signal after mixing and amplification, so into the e.g. still digitally present playback signal for a Speaker, a test signal is embedded.

Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Ermitteln einer Eigenschaft eines Übertragungskanals von dem Lautsprecher zu dem Mikrophon bzw. direkt für einen Rückkopplungsumlauf von einem Mikrophon wieder zu sich selbst zurück unter Verwendung des empfangenen Mikrophonsignals, das eine Überlagerung des Rückkopplungssignals und des Nutzsignals ist, und unter Verwendung des bekannten Testsignals, das eingebettet worden ist, eingesetzt.Further is in accordance with the present Invention a device for determining a property of a transmission channel from the speaker to the microphone or directly to one Feedback circulation from a microphone back to itself using the received Microphone signal that is an overlay the feedback signal and the useful signal, and using the known test signal, that has been embedded.

Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Ermittlung der Eigenschaft des Übertragungskanals in der Umgebung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon besteht darin, eine Kreuzkorrelation zwischen dem Mikrophonsignal und dem Testsignal durchzuführen. Die Kreuzkorrelation beispielsweise liefert direkt die Impulsantwort des Kanals zwischen dem betrachte ten Lautsprecher und dem betrachteten Mikrophon. Alternative Kanalbestimmungsverfahren sind ebenfalls einsetzbar.A preferred procedure for determining the property of the transmission channel in the environment between the speaker and the microphone in it, a cross-correlation between the microphone signal and the Test signal. For example, the cross correlation directly provides the impulse response of the channel between the speaker and the one under consideration Microphone. Alternative channel determination methods are also used.

Unter Verwendung der ermittelten Eigenschaft des Übertragungskanals wird ein Filter eingestellt, der das Lautsprechersignal filtert, um ein gefiltertes Lautsprechersignal zu erhalten. In anderen Worten ausgedrückt wird der zeitvariante Kanal vom Lautsprecher zum Mikrophon gewissermaßen „simuliert", um das in das Mikrophon eingespeiste Rückkopplungssignal synthetisch zu berechnen, so daß es für die Subtraktionseinrichtung bereitsteht.Under Use of the determined property of the transmission channel is a Filter that filters the speaker signal to a filtered one Receive loudspeaker signal. In other words the time-variant channel from the speaker to the microphone, so to speak, "simulated" to that in the microphone fed feedback signal to calculate synthetically, so that it for the Subtraction device is available.

Die vorliegende Erfindung führt eine optimale Rückkopplungsunterdrückung durch, wenn der Kanal sich lediglich langsam ändert. Dies ist bei Konzerten in Anbetracht der durch menschliche Artisten bewirkten Bewegungen sehr oft der Fall. Auch wenn ein Künstler eine sehr schnelle Bewegung durchführt, so dauert diese schnelle Bewegung nicht besonders lang, derart, daß auf eine kurze schnelle Bewegung wieder eine langsamere Bewegung oder sogar eine Pause folgt. Das erfindungsgemäße System ist in der Lage, eine Rückkopplung nicht nur neu am Anfang des „Einschwingens" zu unterdrücken, sondern auch während des Einschwingens, dahin gehend, daß eine möglicherweise bereits begonnene Rückkopplung noch im Entstehen wieder unterdrückt, d.h. heraussubtrahiert, werden kann.The present invention leads an optimal feedback suppression by, when the channel changes only slowly. This is at concerts in view of the movements made by human artists very often the case. Even if an artist is a very fast movement performs, so this fast movement does not take very long, so that on a short quick movement again or a slower movement even a break follows. The system according to the invention is able a feedback not just to repress at the beginning of the "transient", but even while of the transient, in the sense that a possibly already begun feedback still repressed in the process of becoming, i.e. can be subtracted out.

Andererseits führt eine schnelle Bewegung oftmals auch dazu, daß sich der Kanal wieder zum „Guten" ändert, so daß sich das Mikrophon wieder vom Kanal etwas weiter entfernt, was wiederum dazu führt, daß eine vielleicht im Entstehen befindliche Rückkopplung auch ohne Rückkopplungsunterdrückung wieder abflaut. Die Anforderung an einen zeitlich konstanten Kanal ist bei dem Unterdrückungskonzept der vorliegenden Erfindung daher sehr gering.on the other hand leads one fast movement often also means that the channel changes again to the "good", so that the Microphone away from the channel a little further, which in turn leads to a maybe emerging feedback even without feedback suppression again abating. The requirement for a temporally constant channel is in the concept of oppression Therefore, the present invention is very low.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Testsignal eine Pseudorauschsequenz, die mit geringem Aufwand beispielsweise unter Verwendung rückgekoppelter Schieberegister leicht, schnell und preisgünstig erzeugt werden kann und, wenn ein solches Schieberegister an mehreren Stellen zur Verfügung gestellt wird, ohne weiteres reproduzierbar ist. Insbesondere können mehrere Schieberegistereinrichtungen, die eine solche Pseudozufallsfolge erzeugen sollen, mit dem gleichen Startwert oder "Keim" initialisiert werden. Es ist bekannt, daß Pseudo-Noise-Folgen rauschartig aussehen, jedoch eine üblicherweise relativ große Periodendauer haben. Das rauschhafte Aussehen einer Pseudo-Noise-Folge äußert sich im Frequenzbereich betrachtet dadurch, daß das Pseudo-Rausch-Signal ein weißes Spektrum hat, derart, daß alle Frequenzen gleichermaßen stark vorkommen. Wenn die Dynamik des Mikrophonsignals einigermaßen bekannt ist, so kann dieses weiße Pseudo-Noise-Signal unmittelbar eingemischt werden, wenn sichergestellt wird, daß der Pegel des eingemischten Pseudo-Noise-Signals relativ klein ist und nicht zu hörbaren Störungen führt, bzw. zu lediglich geringfügigen hörbaren Störungen führt.at the preferred embodiment of present invention, the test signal is a pseudo noise sequence, the with little effort, for example, using feedback shift register easy, fast and inexpensive can be generated and, if such a shift register to several Provide is reproducible without further ado. In particular, several can Shift register means that such a pseudorandom sequence should be initialized with the same seed or "seed". It is known that pseudo-noise sequences are noisy look, but one usually relatively large Have period duration. The intoxicating look of a pseudo-noise episode expresses itself considered in the frequency domain in that the pseudo-noise signal a white one Spectrum has, so that all Frequencies equally strong. If the dynamics of the microphone signal reasonably familiar is, so can this white Pseudo-noise signal be mixed in immediately, if it is ensured that the level of the mixed pseudo-noise signal is relatively small and not audible disorders leads, or only minor audible disorders leads.

Um die Wirksamkeit der Rückkopplungsunterdrückung, d.h. die Kanalsimulation zu verbessern, wird es bevorzugt, das Test- signal, unabhängig davon, ob es ein Pseudo-Noise-Signal ist oder nicht, unter Verwendung einer vorzugsweise aus dem bereits um seinen Rückkopplungsanteil befreiten Mikrophonsignal oder unter Verwendung einer aus dem verstärkten Mikrophonsignal, also dem Lautsprechersignal, abgeleiteten psychoakustischen Maskierungsschwelle zu bewerten.In order to improve the effectiveness of the feedback suppression, ie the channel simulation, it is preferred to use the test signal, whether or not it is a pseudo-noise signal, preferably from the microphone signal which has already been freed of its feedback component Using a derived from the amplified microphone signal, so the speaker signal, psychoacoustic maskie threshold.

Eine Addition des solchermaßen bewerteten Testsignals zum Mikrophonsignal bzw. zum Lautsprechersignal führt dazu, daß das eingebettete Testsignal für den Zuhörer nicht hörbar sein wird, so daß der Zuhörer von der ständig laufenden Rückkopplungsunterdrückungsprozedur nichts merkt.A Addition of such evaluated test signal to the microphone signal or the loudspeaker signal leads to, that this embedded test signal for the listener not audible will be, so that the listeners from the constantly current feedback suppression procedure nothing notices.

Anders ausgedrückt, hat in diesem Fall die Rückkopplungsunterdrückung keine negativen Konsequenzen hinsichtlich der vom Zuschauer wahrgenommenen Wiedergabequalität. Andererseits ist für eine wirksame Unterdrückung, also für eine möglichst genaue Bestimmung der Impulsantwort des Kanals zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrophon, also zur genauen Simulation des Rückkopplungsanteils, ein Testsignal mit möglichst hoher Energie im Lautsprechersignal erstrebenswert. Die maximale Energie wird ohne Einbußen hinsichtlich der Audioqualität dann erreicht, wenn das Testsignal ein Pseudo-Noise-Signal ist, also sich über den gesamten relevanten Frequenzbereich erstreckt, und derart psychoakustisch gewichtet ist, daß es unter der Markierungsschwelle des Lautsprechersignals ist. In Signalanteilen des Lautsprechersignals mit hoher Maskierungswirkung ist das Testsignal daher mit einer hohen Energie vertreten, während in Signalanteilen des Lautsprechersignals mit geringer Maskierungswirkung, beispielsweise in tonalen Audioanteilen, das Testsignal mit relativ wenig oder gar keiner Energie vertreten ist, dahin gehend, daß keine Audioqualitätseinbußen für den Zuhörer entstehen.Different expressed In this case, the feedback suppression has no negative consequences in terms of what the viewer perceives Playback quality. On the other hand, for one effective oppression, So for one possible accurate determination of the impulse response of the channel between the speaker and the microphone, ie for the exact simulation of the feedback component, a test signal with as possible high energy in the speaker signal desirable. The maximal Energy is lost without loss in terms of audio quality then reached when the test signal is a pseudo-noise signal, So over extends the entire relevant frequency range, and so psychoacoustically it is weighted that it is below the marking threshold of the loudspeaker signal. In signal components of the high masking effect loudspeaker signal is the test signal therefore represented with a high energy, while in signal components of the Speaker signal with low masking effect, for example in tonal audio parts, the test signal with relatively little or no energy is represented, to the point that none Audio quality losses for the listener arise.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß in dem Fall, in dem das Mikrophon nicht unmittelbar vor dem Lautsprecher ist, eher laute Lautsprechersignalpassagen problematisch sind. Aufgrund der Tatsache, daß in solchen lauten Lautsprecherpassagen normalerweise die akustischen Maskierungsschwelle relativ hoch ist, ist in solchen problematischen Lautsprechersignalanteilen auch eine beträchtliche Testsignalenergie enthalten, was unmittelbar dazu führt, daß die Kanalbestimmung und damit die Rückkopplungsunterdrückung genauer und damit wirkungsvoller stattfindet. Das für die vorliegende Erfindung bevorzugte Konzept der Verwendung von Pseudo-Noise-Testsignal in Verbindung einer psychoakustischen Gewichtung bzw. Färbung des Pseudo-Neuseh-Testsignals führt somit dazu, daß genau in dem Fall, in dem eine gut funktionierende Rückkopplungsunterdrückung gebraucht wird, als im Falle lauter Signale, auch eine gute Kanalbestimmung mit hohem Signal/Rausch-Verhältnis durchgeführt werden kann. Die in einem solchen Fall dringend benötigte gute Rückkopp- lungsunterdrückung wird erfindungsgemäß auch bereitgestellt.At It should be noted that in in the case where the microphone is not right in front of the speaker is, rather loud speaker signal passages are problematic. by virtue of the fact that in such loud speaker passages usually the acoustic ones Masking threshold is relatively high, is in such problematic Speaker signal shares also a considerable test signal power contain, which leads directly to the channel determination and thus the feedback suppression more accurate and more effective. That for the present invention preferred concept of using pseudo-noise test signal in Combining a psychoacoustic weighting or coloring of the Pseudo-Neuseh test signal leads thus, that exactly in the case where a well-functioning feedback suppression is needed is, as in the case of loud signals, also a good channel determination with high signal-to-noise ratio carried out can be. The much-needed good feedback suppression in such a case becomes Also provided according to the invention.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für Mehrkanal-Umgebungen, bei denen mehrere Mikrophone und mehrere Lautsprecher vorhanden sind. Die Verwendung von in die einzelnen Mikrophonsignale eingebetteten unterschiedlichen Testsignalen, die vorzugsweise zueinander orthogonal sind, und die Verwendung einer Kreuzkorrelationseinrichtung für die Bestimmung jedes relevanten Kanals führen dazu, daß für jedes Mikrophon der optimale Rückkopplungsanteil berechnet werden kann. Damit findet eine flexible und an die einzelnen Mikrophonsignale genau angepaßte Rückkopplungsunterdrückung statt, da jeder Kanal einzeln simuliert wird.The The present invention is particularly suitable for multi-channel environments which several microphones and multiple speakers are available. The use of embedded in the individual microphone signals different test signals, which are preferably mutually orthogonal, and the use of a cross-correlation device for the determination lead each relevant channel to that for each Microphone the optimal feedback component can be calculated. This will give a flexible and to the individual Microphone signals exactly matched Feedback suppression takes place, because each channel is simulated individually.

Es ist zu sehen, daß für den Fall, bei dem mehrere Mikrophone und mehrere Lautsprecher an verschiedenen Orten vorgesehen sind, die Rechenleistung zur Kanalbestimmung vorzugsweise unter Verwendung einer Kreuzkorrelation beträchtlich werden kann. Dies ist jedoch nicht weiter problematisch, da eine typische Verstärkeranlage, wie z.B. ein PA-System, ein Mischpult mit beträchtlichen Ausmaßen und beträchtlichen Kosten umfaßt, wobei in einem solchen Setting einige digitale Signalprozessoren zum Berechnen der Kanaleigenschaften und zum Unterdrücken der Rückkopplungsanteile im Hinblick auf die Gesamtkosten der Anlage nicht wesentlich ins Gewicht fallen werden.It is to see that in the case in which several microphones and several speakers at different Places are provided, the computing power for channel determination preferably can become significant using a cross-correlation. This is but not further problematic, since a typical amplifier system, such as. a PA system, a mixer with considerable dimensions and considerable Includes costs, with some digital signal processors in such a setting to calculate the channel properties and suppress the Feedback shares in terms of the total cost of the plant is not significant fall.

Andererseits bewirkt die vorliegende Erfindung eine effiziente Rückkopplungsunterdrückung ohne negative Konsequenzen für die Zuhörer einerseits und insbesondere auch für die Artisten andererseits mit typischerweise nahezu vernachläßigbaren Kosten bezogen auf das Gesamtsystem. Insbesondere wird Wert gelegt darauf, daß die Artisten nicht in ihrem künstlerischen Ausdruck gestört werden, derart, daß sie z.B. "eingetunte" hörbare Rückkopplungsunterdrückungstöne hören oder daß im Falle eines Pitch-Shifting die von dem Artisten wahrgenommenen Signale eine andere Tonhöhe haben als sie vom Artisten beispielsweise gesungen worden sind. Obgleich zu dieser bekannten Rückkopplungsunterdrückung bereits Nuancen hinsichtlich der Tonhöhenverschiebung ausreichen werden, sind dies dennoch Belästigungen für den Künstler, die ihn in seinem künstlerischen Ausdruck einschränken dürften. Andererseits ist es jedoch gerade der Künstler, der letztendlich bestimmt, welche Anlage für ihn bereitgestellt werden muß. Eine Marktakzeptanz des erfindungsgemäßen Konzepts ist daher zu erwarten, da das erfindungsgemäße Rückkopplungsunterdrückungskonzept den Artisten nicht weiter belästigt und ihm sogar eine maximale Bewegungsfreiheit gestattet, so daß er ohne unerwünschte Rückkopplungstöne befürchten zu müssen, den gesamten Bühnenraum zum künstlerischen Ausdruck benutzen kann, unabhängig davon, ob er in die Nähe einer Rückkopplungs-gefährdeten Lautsprecherkomponente kommt oder nicht.on the other hand causes the present invention, an efficient feedback suppression without negative consequences for the listeners on the one hand, and especially for the artists on the other with typically almost negligible costs related to the whole system. In particular, emphasis is placed on the artists not in her artistic Expression disturbed be such that they e.g. hear "eingetunte" audible feedback suppression tones or that in the Case of a pitch-shifting the signals perceived by the artist have a different pitch for example, when they were sung by the artist. Although already to this known feedback suppression Nuances in pitch shift be enough, these are still annoyances for the artist, which in his artistic Restrict expression likely. On the other hand, it is precisely the artist who ultimately determines which plant for it must be provided. A market acceptance of the inventive concept is therefore to be expected since the inventive feedback suppression concept the artist is not bothered and even allowed him a maximum freedom of movement, so that he without undesirable Feedback tones fear too have to, the entire stage area to artistic Can use expression, regardless of whether he is close a feedback-vulnerable Speaker component comes or not.

Je nach Ausführungsform kann das Testsignal unmittelbar in die Lautsprechersignale, also vor der Analog/Digital-Wandlung und akustischen Wiedergabe, eingebettet werden. In diesem Fall wird die Anpassung an die psychoakustischen Eigenschaften des Lautsprechersignals am besten sein, da das psychoakustische Modell des Lautsprechersignals unmittelbar dafür aussagekräftig sein wird, was ein Zuschauer hört oder nicht.Depending on the embodiment, the Testsig nal be embedded directly into the speaker signals, ie before the analog / digital conversion and acoustic reproduction. In this case, the adaptation to the psychoacoustic properties of the loudspeaker signal will be best, since the psychoacoustic model of the loudspeaker signal will be directly meaningful to what a viewer hears or not.

Eine Einbettung im Lautsprechersignal hat ferner den Vorteil, daß tatsächlich Übertragungsfunktionen von jedem Lautsprecher zu jedem Mikrophon einzeln simuliert und zur Rückkopplungsunterdrückung eingesetzt werden können. Diese erfindungsgemäße Alternative führt zu einer besseren Tonqualität für den Zuhörer, erfordert jedoch höhere Rechenleistungen dahingehend, daß wenn beispielsweise drei Mikrophone und drei Lautsprecher vorhanden sind, bereits neun unterschiedliche Übertragungskanäle hinsichtlich der Eigenschaften bestimmt, mit typischerweise FIR-Filtern nachgebildet und zur Subtraktion eingesetzt werden müssen, wobei vor der tatsächlichen Subtraktion des insgesamten Rückkopp- lungssignals noch eine Addition der im beschriebenen Fall von drei Lautsprechern gelieferten drei einzelnen simulierten Rückkopplungssignale durchgeführt werden muß.A Embedding in the loudspeaker signal has the further advantage that actually transfer functions from each speaker to each microphone simulated individually and used for feedback suppression can be. This alternative according to the invention leads to a better sound quality for the Listeners, but requires higher Computing services to the effect that if, for example, three Microphones and three speakers are already available, nine different transmission channels already the properties determined, typically modeled with FIR filters and to be used for subtraction, taking before the actual Subtraction of the total feedback signal is still an addition of the three supplied in the case described by three speakers individual simulated feedback signals are performed got to.

Eine andere Alternative der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Testsignal in das modifizierte Mikrophonsignal, also nach der Subtraktion einzubetten, also noch bevor die Mikrophonsignale gemischt und verstärkt werden, um ein Einbettungssignal zu erhalten. Das Einbettungssignal wird gleichzeitig dazu verwendet, um gefiltert zu werden und um das gefilterte Signal der Subtraktionseinrichtung zuzuführen. Das psychoakustische Modell wird hier vorzugsweise auf der Basis des modifizierten Mikrophonsignals gerechnet, um die Maskierungsschwelle zum optimalen Einbetten zu erhalten.A Another alternative of the present invention is that To embed the test signal in the modified microphone signal, ie after the subtraction, So even before the microphone signals are mixed and amplified, to get an embedding signal. The embedding signal becomes simultaneously used to filter and the filtered signal supply the subtraction device. The psychoacoustic Model is here preferably based on the modified microphone signal to set the masking threshold for optimal embedding receive.

Die Informationen über die psychoakustische Maskierungsschwelle können jedoch auch von den einzelnen Lautsprechersignalen abgeleitet und der entsprechenden Einbettungseinrichtung, die vor der Mischung/Verstärkung liegt, zugeführt werden, so daß sich eine bessere Kontrolle des Testsignals ergibt.The information about However, the psychoacoustic masking threshold can also be determined by the individual Derived speaker signals and the corresponding embedding device, the before the mixture / reinforcement lies, supplied be so that gives a better control of the test signal.

Wie es ausgeführt worden ist, soll das Testsignal einerseits nicht hörbar sein und andererseits mit möglichst hoher Energie vorhanden sein. Wird ein psychoakustisches Model von einem Signal abgeleitet, das dem Lautsprechersignal nicht unmittelbar entspricht, sondern nur näherungsweise entspricht, so wird die Energie des eingebetteten Testsignals um einen bestimmten Sicherheitsabstand unterhalb der psychoakustischen Maskierungsschwelle gehalten, was zwar die Verschlechterung der Audioqualität unterbindet, jedoch zu einem schlechteren Signal/Rausch-Verhältnis bei der Übertragungskanalbestimmung und damit zu einer schlechteren Rückkopplungsunterdrückung führen könnte.As it executed has been on the one hand, the test signal should not be audible on the one hand and on the other hand with as possible high energy. Becoming a psychoacoustic model of derived from a signal that does not directly correspond to the loudspeaker signal, but only approximately corresponds, then the energy of the embedded test signal by one certain safety margin below the psychoacoustic masking threshold which prevents the deterioration of the audio quality, however, to a worse signal-to-noise ratio in the transmission channel determination and thus lead to a worse feedback suppression.

Andererseits sind in diesem Fall nicht so viele Kanäle zu berechnen, so daß diese Alternative rechenzeitärmer ausge bildet werden kann und somit insbesondere bei kleineren Wiedergabeanlagen oder Minimal-Wiedergabeanlagen preisgünstig eingesetzt werden kann.on the other hand are not so many channels to calculate in this case, so this Alternative rechenzeitärmer can be formed out and thus especially for smaller playback systems or minimal playback systems can be used inexpensively.

Wieder alternativ kann das Testsignal in das Mikrophonsignal vor der Rückkopplungsanteil-Subtraktion eingefügt werden. Wenn der Rückkopplungsanteil genau berechnet wird, so wird das eingebettete Testsignal die Rückkopplungsanteil-Subtraktion relativ "unbeschadet" überstehen, derart, daß dieser Fall ähnlich zu dem Fall betrachtet werden kann, bei dem das Testsignal bereits in das modifizierte Mikrophonsignal eingebettet wird.Again alternatively, the test signal may be included in the microphone signal prior to the feedback fraction subtraction added become. If the feedback share is accurately calculated, the embedded test signal will survive the feedback fraction subtraction relatively "unscathed", such that this Case similar can be considered to the case where the test signal already embedded in the modified microphone signal.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIGS attached drawings explained in detail. Show it:

1a eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Mehrkanalumgebung mit Einbettung auf der Mikrophonseite; 1a a preferred embodiment of the present invention in a multi-channel environment with embedding on the microphone side;

1b eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückkopplungsunterdrückungskonzepts mit Einbettung auf der Mikrophonseite; 1b an alternative embodiment of the inventive feedback suppression concept with embedding on the microphone side;

2 eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Einbettung auf der Lautsprecherseite; 2 an alternative embodiment of the present invention with embedding on the speaker side;

3 ein Prinzipdiagramm eines Übertragungskanals; und 3 a schematic diagram of a transmission channel; and

4 eine schematische Zusammenfassung der Vorgehensweise zur Berechnung einer Impulsantwort des in 3 gezeigten. Übertragungskanals unter Verwendung einer Kreuzkorrelation. 4 a schematic summary of the procedure for calculating an impulse response of in 3 . shown Transmission channel using a cross-correlation.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Mehrkanal-Setting, bei dem mehrere Mikrophone 10, 11, 12 sowie mehrere Lautsprecher 13, 14, 15 angeordnet sind. Zwischen den Mikrophonen auf der Mikrophonseite und den Lautsprechern auf der Lautsprecherseite ist eine Signalverarbeitungs-Vorrichtung 16 angeordnet, die irgend eine Sound-Anlage ist, die neben anderen Dingen auch eine Mischung oder Verstärkung des Tonsignals, das von den Mikrophonen eingespeist wird, durchführen kann. 1 shows a preferred embodiment of the present invention in a multi-channel setting in which multiple microphones 10 . 11 . 12 as well as several speakers 13 . 14 . 15 are arranged. Between the microphones on the microphone side and the loudspeakers on the loudspeaker side is a signal processing device 16 arranged, which is any sound system that can perform among other things, a mixture or amplification of the sound signal that is fed by the microphones.

Signale von den drei Lautsprechern 13, 14, 15 überlagern sich an jedem Mikrophon und bilden ein Rückkopplungssignal f_i(t) für jedes Mikrophon. Die Lautsprechersignale der Lautsprecher 13, 14, 15 werden über einen Freiraum-Übertragungskanal 17 übertragen, der derart definiert werden kann, daß von den drei Lautsprechern zum ersten Mikrophon ein erster Übertragungskanal h₁ definiert wird, daß von den drei Lautsprechern zum zweiten Mikrophon 11 ein zweiter Übertragungskanal h₂ definiert wird, daß von den drei Lautsprechern zum dritten Mikrophon 12 ein dritter Übertragungskanal h₃ definiert wird.Signals from the three speakers 13 . 14 . 15 Overlie each microphone and form a feedback signal f _i (t) for each microphone. The speaker signals of the speakers 13 . 14 . 15 be over a free space transmission channel 17 which can be defined such that of the three speakers to the first microphone, a first transmission channel h _{1 is} defined, that of the three speakers to the second microphone 11 a second transmission channel h _{2 is} defined, that of the three speakers to the third microphone 12 a third transmission channel h _{3 is} defined.

Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel wird in ein modifiziertes Mikrophonsignal jeweils ein Testsignal unter Verwendung einer Einbettungseinrichtung 20, 21, 22 eingebettet, um für jeden Mikrophonkanal am Ausgang der Einrichtung 21, 21 bzw. 22 ein jeweiliges Einbettungssignal zu erhalten. Insbesondere wird in das modifizierte Mikrophonsignal des ersten Mikrophons 10 ein erstes Testsignal p₁ eingebettet, um ein erstes Einbettungssignal zu erhalten. In das modifizierte Mikrophon des Signals des zweiten Mikrophons 11 wird ein zweites Testsignal p₂ eingebettet, um ein zweites Einbettungssignal zu erhalten. Schließlich wird in das modifizierte Mikrophonsignal des dritten Mikrophons 12 ein drittes Testsignal p₃ eingebettet, um ein drittes Einbettungssignal zu erhalten.At the in 1a In the embodiment shown, in each case a test signal is generated in a modified microphone signal using an embedding device 20 . 21 . 22 embedded for each microphone channel at the output of the device 21 . 21 respectively. 22 to get a respective embedding signal. In particular, in the modified microphone signal of the first microphone 10 embedded a first test signal p ₁ to obtain a first embedding signal. In the modified microphone of the signal of the second microphone 11 a second test signal p _{2 is} embedded to obtain a second embedding signal. Finally, in the modified microphone signal of the third microphone 12 embedded a third test signal p ₃ to obtain a third embedding signal.

Um von einem Mikrophonsignal am Ausgang des jeweiligen Mikrophons 10, 11, 12 zu einem jeweiligen modifizierten Mikrophonsignal zu kommen, ist ferner jedem Mikrophon eine Subtrahiereinrichtung 30, 31, 32 zugeordnet. Die Subtrahiereinrichtung ist ausgebildet, um einen simulierten Rückkopplungsanteil, der im idealen Fall gleich dem von einem Mikrophon empfangenen Rückkopplungsanteil f_i(t) ist, von dem Mikrophonsignal zu subtrahieren. Damit ist im idealen Fall am Ausgang der jeweiligen Subtrahiereinrichtung 30, 31, 32 ein modifiziertes Mikrophonsignal vorhanden, das dem ursprünglichen Nutzsignal s₁(t), s₂(t) bzw. s₃(t) entspricht.To get from a microphone signal at the output of each microphone 10 . 11 . 12 In addition, each microphone has a subtracting device to arrive at a respective modified microphone signal 30 . 31 . 32 assigned. The subtracting means is arranged to subtract a simulated feedback component, which in the ideal case is equal to the feedback component f _i (t) received by a microphone, from the microphone signal. This is in the ideal case at the output of the respective subtracting device 30 . 31 . 32 a modified microphone signal corresponding to the original useful signal s ₁ (t), s ₂ (t) and s ₃ (t).

Zur Simulation der Rückkopplungsanteile ist jedem Mikrophon ein eigenes Kanalsimulationsfilter 40, 41, 42 zugeordnet, wobei das erste Simulationsfilter 40 ausgebildet ist, um die gleiche Kanalimpulsantwort h₁(t) zu haben, wie sie im Block 17 dargestellt ist, wobei in 1b der Darstellung im Block 17 nicht nur der Freiraumkanal zugeordnet ist, sondern auch die Übertragungsfunktion durch den Block Mischung/Verstärkung 16. An dieser Stelle sei ferner drauf hingewiesen, daß die simulierte Kanalimpulsantwort ferner auch bereits die nötige Verzögerung umfaßt.To simulate the feedback components, each microphone has its own channel simulation filter 40 . 41 . 42 associated with the first simulation filter 40 is designed to have the same channel impulse response h ₁ (t) as in the block 17 is shown, in 1b the presentation in the block 17 not only the free space channel is assigned, but also the transfer function through the block mixture / amplification 16 , It should also be noted at this point that the simulated channel impulse response also already includes the necessary delay.

Analog ist das zweite Kanalsimulationsfilter 41 ausgebildet, um dieselbe Kanalimpulsantwort h₂(t) zu haben, wie sie im Block 17 (einschließlich Mischung/Verstärkung) skizziert ist. Schließlich ist das dritte Simulationsfilter 42 ausgebildet, um dieselbe Kanalimpulsantwort h₃(t) zu haben, wie sie im Block 17 (einschließlich Mischung/Verstärkung) angedeutet ist.Analog is the second channel simulation filter 41 designed to have the same channel impulse response h ₂ (t) as in the block 17 (including mixture / reinforcement) is outlined. Finally, the third simulation filter 42 designed to have the same channel impulse response h ₃ (t) as in the block 17 (including mixture / reinforcement) is indicated.

Die Kanalimpulsantworten zum Einstellen der Simulationsfilter 40, 41, 42 werden in jeweiligen Einrichtungen 50, 51, 52 zum Ermitteln einer Eigenschaft eines Übertragungskanals ermittelt. Hierzu erhält die erste Einrichtung 50 zum Ermitteln das Testsignal, das in das modifizierte Mikrophonsignal des Mikrophons 10 eingespeist worden ist. Analog hierzu erhält die zweite Einrichtung 51 zum Ermitteln das Testsignal p₂, das in der Einrichtung 21 zum Einbetten verwendet worden ist. Schließlich erhält die Einrichtung 52 zum Ermitteln für das dritte Mikrophon dasselbe Testsignal p₃, das in das modifizierte Mikrophonsignal des dritten Mikrophons eingespeist worden ist.The channel impulse responses to set the simulation filters 40 . 41 . 42 be in respective facilities 50 . 51 . 52 to determine a property of a transmission channel. The first device will receive this 50 for determining the test signal transmitted to the microphone's modified microphone signal 10 has been fed. Analogously receives the second device 51 for determining the test signal p ₂ in the device 21 has been used for embedding. Finally, the device receives 52 for determining for the third microphone the same test signal p ₃ which has been fed into the modified microphone signal of the third microphone.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die drei Testsignale p₁, p₂, p₃ jeweils Pseudo-Noise-Sequenzen, die zueinander orthogonal sind, so daß sie durch eine in den Einrichtungen 50, 51, 52 zum Ermitteln durchgeführte Kreuzkorrelation mit dem jeweiligen Testsignal p₁, P₂, P₃ von den mit den anderen Testsignalen versehenen modifizierten Mikrophonsignalen und damit ausgestrahlten Lautsprechersignalen unterschieden werden können.In a preferred embodiment of the present invention, the three test signals p ₁ , p ₂ , p _{3 are} each pseudo-noise sequences that are orthogonal to each other so that they pass through one of the devices 50 . 51 . 52 for determining carried out cross-correlation with the respective test signal p ₁ , P ₂ , P _{3 can be distinguished} from the provided with the other test signals modified microphone signals and thus emitted speaker signals.

Eine Kreuzkorrelation z.B. des Mikrophonsignals des ersten Mikrophons 10 mit der Pseudo-Noise-Folge p₁ wird dazu führen, daß die mit den Pseudo-Noise-Folgen versehenen modifizierten Mikrophonsignale vom zweiten und vom dritten Mikrophon herauskorreliert werden, so daß lediglich der tatsächlich vom ersten Mikrophonsignal zu subtrahierende Rückkopplungsanteil, der problematisch hinsichtlich der Erzeugung einer Rückkopplung ist, subtrahiert wird. Es sei darauf hingewiesen, daß typischerweise, wenn in der Einrichtung 16 nicht erhebliche Mikrophon/Lautsprecher-Zuordnungsveränderungen in kurzen Zeitabständen durchgeführt werden, Rückkopplungssignale von den beiden anderen Mikrophonen 11, 12 hier unkritisch sind, da solche Rückkopplungssignale in dem Signalverarbeitungspfad, der vom ersten Mikrophon zu den drei Lautsprechern 13, 14, 15 führt, hinsichtlich einer Rückkopplungserzeugung unkritisch sind.A cross correlation eg of the microphone signal of the first microphone 10 with the pseudo-noise sequence p ₁ will cause the modified microphone signals provided with the pseudo-noise sequences to be out-correlated by the second and the third microphone, so that only the feedback component actually to be subtracted from the first microphone signal is problematic with respect to the Generation of a feedback is subtracted. It should be noted that typically when in the device 16 not significant microphone / speaker allocation changes are made at short intervals, feedback signals from the other two microphones 11 . 12 Here are not critical, since such feedback signals in the signal processing path from the first microphone to the three speakers 13 . 14 . 15 leads, are uncritical in terms of feedback generation.

Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ferner zur Filterparameterberechnung für jeden Mikrophonkanal das Einbettungssignal dieses Mikrophonkanals verwendet und gefiltert. Insbesondere wird dem Filter 40 zum Erzeugen des gefilterten Signals, das der Einrichtung 30 zuzuführen ist, das Einbettungssignal am Ausgang der Einrichtung 20 zugeführt. Entsprechend wird das Filter 41 mit dem Einbettungssignal aus der Einrichtung 21 gespeist. Darüber hinaus wird das Filter 42 mit dem Einbettungssignal aus der Einrichtung 22 gespeist.At the in 1a In accordance with an embodiment of the present invention, the filter parameter calculation for each microphone channel is further used and filtered using the embedding signal of this microphone channel. In particular, the filter 40 for generating the filtered signal, that of the device 30 is to be supplied, the embedding signal at the output of the device 20 fed. Entspre Finally, the filter becomes 41 with the embedding signal from the device 21 fed. In addition, the filter 42 with the embedding signal from the device 22 fed.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die in 1a gezeigte Ausführungsform lediglich das Signal subtrahiert, das für ein Rückkopplung problematisch ist. Insofern problematisch für ein Rückkopplung über das erste Mikrophon ist nur das (frühere) Signal aus dem ersten Mikrophon, das (später) wieder eingekoppelt wird. So ist es in diesem Fall egal, von welchem(n) Lautsprecher(n) das erste Mikrophonsignal wiedergegeben wird. Der durch Korrelation des ersten Mikrophonsignals mit dem ersten Testsignal berechnete Kanal entspricht einem „Rückkopplungsumlauf", also einem Umlauf vom Mikrophon, über die Mischung/Verstärkung, einen bzw. mehrere Lautsprecher und den Freiraumkanal zurück zum Mikrophon (einschließlich der Übertragungscharakteristik des tatsächlich verwendeten Mikrophons). Ferner sei darauf hingewiesen, daß die ermittelte Impulsantwort h₁ „automatisch" auch die in dem Rückkopplungsumlauf aufgetretene Verzögerung beinhaltet, so daß hierfür keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden müssen. Ferner ist in diesem Fall die Situation dahingehend transparent, daß zur spektralen Färbung die psychoakustische Maskierungsschwelle des in die Einbettungseinrichtung eingespeisten Signals herangezogen werden kann.At this point it should be noted that the in 1a shown embodiment only subtracts the signal that is problematic for feedback. So far problematic for a feedback via the first microphone is only the (earlier) signal from the first microphone, which is (later) coupled again. In this case, it does not matter from which speaker (s) the first microphone signal is reproduced. The channel calculated by correlation of the first microphone signal with the first test signal corresponds to a "loopback", ie a round trip from the microphone, via the mix / amplification, one or more loudspeakers and the free space channel back to the microphone (including the transmission characteristic of the actually used microphone) Furthermore, it should be noted that the determined impulse response h ₁ "automatically" also includes the delay occurring in the feedback cycle, so that no further precautions need to be taken for this. Furthermore, in this case, the situation is transparent in that the psychoacoustic masking threshold of the signal fed into the embedding device can be used for spectral coloring.

Alternativ könnte auch ein Lautsprechersignal zurückgeführt werden und in das Filter eingespeist werden. Je nach hauptsächlicher Abbildung eines Mikrophons auf einen Lautsprecher ist die Zuordnung derart, daß das Lautsprechersignal 13 gefiltert und zum ersten Mikrophon 10 zurückgeführt wird, prinzipiell beliebig. Wenn die dominante Zuordnung des ersten Mikrophons eher zum Lautsprecher 2 ist, so würde das Lautsprechersignal des Lautsprecher 14 über das Simulationsfilter 40 zum ersten Mikrophon zurückgeführt werden. Die Zuordnung der Lautsprechersignale zu den Mikrophonen ist somit in 1a lediglich beispielhaft zu sehen und kann auch von Zeit zu Zeit je nach Mischung in der Signalverarbeitungsvorrichtung 16 variieren.Alternatively, a loudspeaker signal could also be fed back and fed into the filter. Depending on the main image of a microphone on a speaker, the assignment is such that the speaker signal 13 filtered and the first microphone 10 is returned, in principle arbitrary. If the dominant assignment of the first microphone rather to the speaker 2 is, so would the speaker signal of the speaker 14 via the simulation filter 40 be returned to the first microphone. The assignment of the loudspeaker signals to the microphones is thus in 1a merely by way of example and may also from time to time depending on the mixture in the signal processing device 16 vary.

Das in 1b gezeigte zu 1a alternative Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß Lautsprechersignale zurückgeführt werden, und nicht Einbettungssignale, und daß die Signale der verschiedenen Lautsprecher 13, 14, 15 in einer Summationseinrichtung 23 aufsummiert werden, und daß dann das Lautsprecher-Summensignal mit den entsprechenden unterschiedlichen Simulationsfiltern 40, 41, 42 gefiltert wird, um die drei synthetisierten Rückkopplungsanteile zu erzeugen, die den entsprechenden Subtraktionseinrichtungen 30, 31, 32 zugeführt werden, wie es in 1b gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß sich im Übertragungskanal 17 die Lautsprechersignale sämtlicher Lautsprecher überlagern und zu beispielsweise einem resultierenden Rückkopplungssignal f₁(t) führen, das aus Signalanteilen des ersten, zweiten und dritten Lautsprechers modifiziert um eine entsprechend definierbare Übertragungsfunktion besteht. Für die Übertragung des Summensignals der drei Lautsprecher, die sich im Freiraumübertragungskanal überlagern, zum ersten Mikrophon wird eine erste Übertragungsfunktion h₁ definiert. Für die Übertragung des Summensignals zum zweiten Mikrophon 11 wird eine Übertragungsfunktion h₂ definiert und schließlich wird für die Übertragung des Summensignals zum dritten Mikrophon 12 eine resultierende Übertragungsfunktion h₃ definiert.This in 1b shown too 1a alternate embodiment of the present invention differs from that in FIG 1a shown embodiment in that loudspeaker signals are returned, and not embedding signals, and that the signals of the various speakers 13 . 14 . 15 in a summation device 23 be summed, and then that the speaker sum signal with the corresponding different simulation filters 40 . 41 . 42 is filtered to produce the three synthesized feedback components corresponding to the respective subtraction devices 30 . 31 . 32 be fed as it is in 1b is shown. In this embodiment, it is assumed that in the transmission channel 17 superimpose the loudspeaker signals of all speakers and lead to, for example, a resulting feedback signal f ₁ (t), which consists of signal components of the first, second and third loudspeaker modified by a corresponding definable transfer function. For the transmission of the sum signal of the three loudspeakers, which are superposed in the free space transmission channel, to the first microphone, a first transmission function h _{1 is} defined. For the transmission of the sum signal to the second microphone 11 a transfer function h _{2 is} defined and finally becomes the third microphone for the transmission of the sum signal 12 a resulting transfer function h ₃ defined.

Diese Übertragungsfunktionen h₁, h₂, h₃ werden in den Einrichtungen 50, 51, 52 wieder vorzugsweise durch Kreuzkorrelation mit der entsprechenden, einem bestimmten Mikrophon zugeordneten Pseudo-Neuseh-Folge p₁, p₂ bzw. p₃ ermittelt. Die Ausführung der Subtraktionseinrichtungen 30, 31, 32, der Einbettungseinrichtungen 20, 21, 22 sowie der Simulati onsfilter 40, 41, 42 ist wie in dem anhand von 1a beschriebenen Ausführungsbeispiel gestaltet.These transfer functions h ₁ , h ₂ , h ₃ are in the facilities 50 . 51 . 52 again determined preferably by cross-correlation with the corresponding pseudo-Neuseh sequence p ₁ , p ₂ or p ₃ assigned to a specific microphone. The execution of the subtraction devices 30 . 31 . 32 , the embedding facilities 20 . 21 . 22 as well as the simulati onsfilter 40 . 41 . 42 is as in the basis of 1a designed embodiment described.

Nachfolgend wird auf das in 2 schematisch dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eingegangen. Im Unterschied zu den in 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispielen findet die Einbettung des Testsignals nicht auf der Mikrophonseite, sondern auf der Lautsprecherseite statt. Damit können nicht nur drei verschiedene Kanäle, sondern n × m verschiedene Kanäle definiert werden, wobei n eine Anzahl der Lautsprecher größer oder gleich 1 ist, und wobei m eine Anzahl der Mikrophone größer oder gleich 1 ist. Durch Korrelieren des Ausgangssignals des ersten Mikrophons 10 mit dem ersten Testsignal p₁ kann der Kanal vom Lautsprecher 1 zum ersten Mikrophon M1 berechnet werden, der mit h₁₁ bezeichnet ist. Durch Korrelieren des Ausgangssignals des ersten Mikrophons 10 unter Verwendung der zweiten Pseudo-Noise-Sequenz p₂ kann der Kanal vom zweiten Lautsprecher 14 zum ersten Mikrophon 10, der mit h₁₂ bezeichnet ist, berechnet werden. Analog hierzu kann durch Korrelation des Mikrophonsignals des ersten Mikrophons 10 mit der dritten Pseudo-Noise-Sequenz p₃ der Kanal vom Lautsprecher LS3 zum ersten Mikrophon M1 simuliert werden, der mit h₁₃ bezeichnet ist.Below is on the in 2 shown schematically further embodiment. Unlike the in 1a and 1b In the embodiments shown, the embedding of the test signal does not take place on the microphone side but on the loudspeaker side. Thus, not only three different channels but n × m different channels can be defined, where n is a number of loudspeakers greater than or equal to 1, and where m is a number of microphones greater than or equal to 1. By correlating the output of the first microphone 10 with the first test signal p ₁ , the channel from the speaker 1 to the first microphone M1, designated h ₁₁ . By correlating the output of the first microphone 10 using the second pseudo-noise sequence p ₂ , the channel from the second speaker 14 to the first microphone 10 , which is denoted by h ₁₂ . Analogously, by correlation of the microphone signal of the first microphone 10 be simulated with the third pseudo-noise sequence p _{3 of} the channel from the loudspeaker LS3 to the first microphone M1, which is designated by h ₁₃ .

Analog hierzu kann für die Ausgangssignale der Mikrophone 11 und 12 vorgegangen werden, wie es anhand der Einrichtungen 50, 51, 52 zum Ermitteln angedeutet ist. Die Einrichtungen 50, 51, 52 sind somit in der Lage, für den Kanal von jedem Lautsprecher zu jedem Mikrophon eine eigene Kanalübertragungsfunktion zu berechnen, mit der jedes einzelne Lautsprechersignal gefaltet werden kann, was in den Simulationsfiltern 40, 41, 42 stattfindet, um dann z.B. innerhalb der Subtraktionseinrichtung 30, 31 bzw. 30 oder in einem vorgeschalteten Block aus den drei Kanalausgangssignalen für jedes Mikrophon den resultierenden Rückkopplungsanteil durch Addition zu berechnen, um zu einem resultierenden Rückkopplungsanteil zu kommen. Dies wird dann von dem in ein jeweiliges Mikrophon eingespeisten Rückkopplungssignal f_i(t) subtrahiert, um zu einem modifizierten Mikrophonsignal für jedes Mikrophon zu gelangen, bei dem jeder Kanal selektiv berücksichtigt worden ist.Analogously, for the output signals of the microphones 11 and 12 be proceeded as it is based on the facilities 50 . 51 . 52 is suggested for determining. The facilities 50 . 51 . 52 are thus able to channel for each speaker To each microphone to calculate its own channel transfer function with which each individual speaker signal can be folded, which in the simulation filters 40 . 41 . 42 takes place, for example, then within the subtraction device 30 . 31 respectively. 30 or in an upstream block, from the three channel outputs for each microphone, calculate the resulting feedback contribution by addition to arrive at a resulting feedback fraction. This is then subtracted from the feedback signal f _i (t) fed to a respective microphone to arrive at a modified microphone signal for each microphone in which each channel has been selectively considered.

Je nach Ausführungsform kann eine Einrichtung 50 zum Ermitteln vollständig parallel ausgeführt sein, um gewissermaßen gleichzeitig die Kanalimpulsantworten h₁₁, h₁₂ und h₁₃ zu berechnen. Die entsprechende Einrichtung könnte jedoch auch seriell ausgeführt sein, wobei dann im Hinblick auf eine optimale zeitliche Synchronität der drei Kanäle h₁₁,h₁₂ h₁₃ untereinander ein Zwischenspeicher bevorzugt wird. Unter Inkaufnahme eines gewissen Fehlers könnte jedoch auf eine solche Zwischenspeicherung verzichtet werden, derart, daß die drei zueinander gehörigen Impulsantworten von jedem der Lautsprecher 13, 14, 15 zu dem ersten Mikrophon 10 zwar nicht auf denselben Zeitraum, sondern auf aufeinanderfolgende Zeiträume bezogen sind, was jedoch dann unschädlich ist, wenn sich die Signale in einer Umgebung nicht all zu schnell ändern, und zwar bezogen auf die zur Korrelation benötigte Zeit.Depending on the embodiment, a device 50 be performed to determine completely parallel, to some extent simultaneously calculate the channel impulse responses h ₁₁ , h ₁₂ and h ₁₃ . However, the corresponding device could also be designed in series, in which case with regard to an optimal temporal synchronicity of the three channels h ₁₁ , h ₁₂ h ₁₃ with each other a buffer is preferred. By accepting a certain error, however, such an intermediate storage could be dispensed with, such that the three associated impulse responses from each of the loudspeakers 13 . 14 . 15 to the first microphone 10 Although not related to the same period, but to successive periods, but this is harmless, if the signals in an environment do not change too fast, relative to the time required for the correlation.

Ebenso können die Filtereinrichtungen 40, 41, 42 seriell oder parallel ausgeführt sein, wobei eine parallele Ausführung die, besten Ergebnisse liefert, derart, daß für jeden möglichen Kanal der in 2 möglichen Kanäle ein eigenes einzelnes Simulationsfilter vorgesehen wird, derart, daß die Filtereinrichtung 40 beispielsweise eigentlich drei einzelne Simulationsfilter umfaßt, deren Filterkoeffizienten unter Verwendung der entsprechenden Kanalimpulsantwort h₁₁, h₁₂, h₁₃ eingestellt werden. Die Aufaddition der drei simulierten Rückkopplungsanteile von jedem Lautsprecher in einen resultierenden Rückkopplungsanteil könnte daher auch in der Filtereinrichtung 40 unmittelbar im Anschluß an die Berechnung der entsprechenden Impulsantworten und die Faltung der Lautsprechersignale mit diesen Impulsantworten vonstatten gehen. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sollte ebenso wie bei dem in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispielen die drei Testsignale p₁, p₂, p₃ möglichst gut orthogonal zueinander sein. Diese Bedingung ist durch Pseudo-Noise-Sequenzen einfach und sicher zu erreichen, wobei diese Eigenschaft auch nicht durch eine psychoakustische Filterung der Testsignale vor dem Einbetten verlorengeht.Likewise, the filter devices 40 . 41 . 42 be carried out in series or in parallel, with a parallel execution which gives the best results, such that for each possible channel the in 2 possible channels own separate simulation filter is provided, such that the filter device 40 For example, actually comprises three individual simulation filters whose filter coefficients are set using the corresponding channel impulse response h ₁₁ , h ₁₂ , h ₁₃ . The addition of the three simulated feedback components from each loudspeaker into a resulting feedback component could therefore also occur in the filter device 40 Immediately after the calculation of the corresponding impulse responses and the convolution of the loudspeaker signals with these impulse responses proceed. At the in 2 embodiment shown should as well as in the in the 1a and 1b As shown embodiments, the three test signals p ₁ , p ₂ , p ₃ as well as possible to be orthogonal to each other. This condition is easily and safely achieved by pseudo-noise sequences, and this property is also not lost by psychoacoustic filtering of the test signals prior to embedding.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sei angemerkt, daß ein Lautsprechersignal das Signal ist, das ein Zuhörer tatsächlich hört. Im Hinblick auf eine nichthörbare Einbettung der Testsignale in die Lautsprechersignale wird die Einbettung daher am besten durchgeführt werden können, wenn die Lautsprechersignale zur Berechnung der psychoakustischen Maskierungsschwellen herangezogen werden.At the in 2 It should be noted that a loudspeaker signal is the signal that a listener actually hears. Therefore, in view of inaudible embedding of the test signals in the loudspeaker signals, the embedding will be best performed if the loudspeaker signals are used to calculate the psychoacoustic masking thresholds.

So könnte auch bei dem in 1b gezeigten Ausführungsbeispiel ein psychoakustisches Modell auf der Basis der jeweiligen Lautsprechersignale 13, 14, 15 berechnet werden und zum Einbetten in die entsprechenden Mikrophonsignale in den Einrichtungen 20, 21 bzw. 22 herangezogen werden. So können im psychoakustischen Modell ohne weiteres Verstärkungen berücksichtigt werden, die zwischen einem Mikrophon und einem Lautsprecher in der Einrichtung 16 stattfinden. Wird jedoch in der Einrichtung 16z.B. im Falle eines Mischvorgangs eine erhebliche Addition/Subtraktion bzw. sonstige Verarbeitung der Mikrophonsignale durchgeführt, so daß ein Lautsprechersignal nicht nur im wesentlichen das Ausgangssignal eines einzigen Mikrophons wiedergibt, sondern Ausgangssignale mehrerer Mikrophone wiedergibt, so wird eine Einbettung eines Testsignals unter Verwendung der psychoakustischen Maskierungsschwelle ungenauer. Dies liegt daran, daß einerseits nicht unmittelbar ein einziges Lautsprechersignal zur Berechnung der psychoakustischen Maskierungsschwelle hergenommen werden kann, und andererseits auch nicht unmittelbar ein Mikrophon zur Berechnung der psychoakustischen Maskierungsschwelle hergenommen werden kann. Nachdem die Mischung im Mischpult 16 jedoch deterministisch erfolgt, wird es in einem solchen Fall bevorzugt, eine psychoakustische Maskierungsschwelle eines entsprechend dem Mischvorgang nachgebildeten Signals zu berechnen, um ein Lautsprechersignal zu erhalten, in dem, wenn das Lautsprechersignal die Kombination mehrerer Mikrophonsignale ist, die Testsignale mehrerer Mikrophone unterschiedlich stark oder gleich stark eingebettet sind, wobei die Testsignale insgesamt gesehen jedoch der psychoakustischen Maskierungsschwelle eines Lautsprechersignals im wesentlichen folgen, so daß eine Einbettung mit maximaler Energie erreicht wird, während gleichzeitig keine oder nur vernachlässigbar kleine Audioqualitätseinbußen bewirkt werden.So could also with the in 1b shown embodiment, a psychoacoustic model on the basis of the respective speaker signals 13 . 14 . 15 be calculated and embedded in the corresponding microphone signals in the facilities 20 . 21 respectively. 22 be used. Thus, in the psychoacoustic model, reinforcements between a microphone and a speaker in the device can easily be taken into account 16 occur. However, in the facility 16z .B. In the case of a mixing operation, a considerable addition / subtraction or other processing of the microphone signals carried out so that a loudspeaker signal not only substantially reproduces the output of a single microphone, but reproduces outputs of several microphones, embedding a test signal using the psychoacoustic masking threshold is more inaccurate , This is because on the one hand not a single loudspeaker signal can be used to calculate the psychoacoustic masking threshold, and on the other hand, it is not immediately possible to use a microphone to calculate the psychoacoustic masking threshold. After mixing in the mixer 16 however, in such a case, it is preferable to calculate a psychoacoustic masking threshold of a signal mimicked according to the mixing operation to obtain a loudspeaker signal in which, when the loudspeaker signal is the combination of a plurality of microphone signals, the test signals of several microphones are different or equal However, as a whole, the test signals essentially follow the psychoacoustic masking threshold of a loudspeaker signal, so that embedding with maximum energy is achieved while at the same time causing little or no negligible audio quality degradation.

Nachfolgend wird zusammengefaßt, wie die Impulsantwort h(t) eines Kanals durch Kreuzkorrelation bestimmt wird. Hierzu wird der Kanal mit einem zeitdiskreten Testsignal p(t) beaufschlagt. Der Kanal gibt ausgangsseitig ein Empfangssignal y(t) aus, das, wie es bekannt ist, der Faltung des Eingangssignals und mit der Kanalimpulsantwort entspricht. Zur nachfolgenden Erläuterung einer Vorgehensweise zur Bestimmung der Kreuzkorrelation anhand von 4 wird auf eine Matrixschreibweise übergegangen. Beispielhaft wird eine Kanalimpulsantwort mit lediglich zwei Werten h₀ und h₁ ohne Einschränkung der Allgemeinheit angenommen. Die Kanalimpulsantwort h₀, h₁ kann als Kanalimpulsantwortmatrix H(t) geschrieben werden, die die in 4 gezeigte Bandstruktur hat, wobei die restlichen Elemente der Matrix mit Nullen aufgefüllt werden. Darüber hinaus wird das Anregungssignal p(t) als Vektor geschrieben, wobei hier angenommen wird, daß das Anregungssignal ohne Einschränkung der Allgemeinheit lediglich drei Samples p₀, p₁, p₂ hat.The following summarizes how the impulse response h (t) of a channel is determined by cross-correlation. For this purpose, the channel is subjected to a time-discrete test signal p (t). On the output side, the channel outputs a received signal y (t) which, as is known, corresponds to the convolution of the input signal and to the channel impulse response. For the following explanation of a procedure for determining the cross-correlation on the basis of 4 is transferred to a matrix notation. By way of example, a channel impulse response with only two values h ₀ and h _{1 is} assumed without restriction of generality. The channel impulse response h ₀ , h ₁ can be written as a channel impulse response matrix H (t) corresponding to the in 4 has shown band structure, where the remaining elements of the matrix are padded with zeros. In addition, the excitation signal p (t) is written as a vector, it being assumed here that the excitation signal has only three samples p ₀ , p ₁ , p ₂ without limiting the generality.

Es kann gezeigt werden, daß die in 3 dargestellte Faltung der in 4 dargestellten Matrix-Vektor-Multiplikation entspricht, so daß sich ein Vektor y für das Ausgangssignal ergibt. Die Kreuzkorrelation kann als Erwartungswert E{...} der Multiplikation des Ausgangssignals y(t) mit dem konjugiert-komplex-transponierten Anregungssignal p^*T geschrieben werden. Der Erwartungswert berechnet sich als Grenzwert für N gegen unendlich über die in 5 dargestellte Aufsummation von einzelnen Produkten für verschiedene Anregungssignale p_i. Die Multiplikation und anschließende Aufsummation ergibt die Kreuzkorrelationsmatrix, die in 4 links oben dargestellt ist, wobei dieselbe gewichtet mit dem Effektivwert des Anregungssignals p ist, der mit σ_p ² dargestellt ist. Zum unmittelbaren Erhalten der Kanalimpulsantwort h(t) wird beispielsweise die erste Zeile der Kanalimpulsantwortmatrix genommen, woraufhin die einzelnen Komponenten durch σ_p ² geteilt werden, um unmittelbar die einzelnen Komponenten der Kanalimpulsantwort h₀, h₁ zu erhalten.It can be shown that the in 3 shown folding the in 4 represented matrix-vector multiplication, so that there is a vector y for the output signal. The cross-correlation can be written as the expected value E {...} of the multiplication of the output signal y (t) by the conjugate-complex-transposed excitation signal p ^{* T.} The expected value is calculated as the limit for N against infinity over the in 5 shown summation of individual products for different excitation signals p _i . The multiplication and subsequent summation yields the cross-correlation matrix, which in 4 at the top left, being weighted with the rms value of the excitation signal p, represented by σ _p ² . For example, to directly obtain the channel impulse response h (t), the first row of the channel impulse response matrix is taken, whereupon the individual components are divided by σ _p ² to directly obtain the individual components of the channel impulse response h ₀ , h ₁ .

Wird anstatt eines weißen Anregungssignals p(t) ein spektral gefärbtes Anregungssignal verwendet, so kann die spektrale Färbung durch eine digitale Filterung dargestellt werden, wobei das Filter durch eine Filterkoeffizientenmatrix Q beschrieben wird. In der in 4 in der letzten Zeile dargestellten Gleichung ergibt sich ebenfalls ausgangsseitig die Korrelationsmatrix H, nun jedoch noch gewichtet mit dem Erwartungswert über Q × Q^H. Durch Division der einzelnen Impulsantwortkoeffizienten h₀, h₁ durch den Erwartungswert über Q × Q^H, also durch Berücksichtigung des Färbungsfilters beispielsweise in der Einrichtung 50 zum Ermitteln einer Eigenschaft des Übertragungskanals von 1a, 1b oder 2 kann unmittelbar die Kanalimpulsantwort hinsichtlich ihrer einzelnen Komponenten bestimmt werden.If a spectrally colored excitation signal is used instead of a white excitation signal p (t), then the spectral coloring can be represented by a digital filtering, the filter being described by a filter coefficient matrix Q. In the in 4 The equation shown in the last line also yields on the output side the correlation matrix H, but now still weighted with the expectation value over Q × Q ^H. By dividing the individual impulse response coefficients h ₀ , h ₁ by the expected value over Q × Q ^H , that is to say by taking into account the staining filter, for example in the device 50 for determining a property of the transmission channel of 1a . 1b or 2 The channel impulse response can be determined directly with regard to its individual components.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Kreuzkorrelationskonzept zum Berechnen der Impulsantwort ein iteratives Konzept ist, wie es aus dem in 4 dargestellten Summationsansatz für den Erwartungswert ersichtlich ist. Die erste Multiplikation des Reaktionssignals mit dem konjugiert-komplextransponierten Anregungssignal liefert bereits einen ersten noch sehr groben Schätzwert für die Kanalimpulsantwort, der mit jeder weiteren Multiplikation und Aufsummation immer besser wird. Wird die gesamte Matrix H(t) durch den iterativen Summationsansatz berechnet, so stellt sich heraus, daß die in 4 links oben zu Null gesetzten Elemente der Bandmatrix H(t) nach und nach gegen Null gehen, während in der Mitte, also dem Band der Matrix, die Koeffizienten der Kanalimpulsantwort h(t) verbleiben und bestimmte Werte annehmen. Noch einmal sei darauf hingewiesen, daß es nicht erforderlich ist, die gesamte Matrix zu berechnen. Es genügt, lediglich z.B. eine Zeile der Matrix H(t) zu berechnen, um die gesamte Kanalimpulsantwort zu erhalten.It should be noted that the cross-correlation concept for calculating the impulse response is an iterative concept, as it is known from the in 4 is shown for the expected value. The first multiplication of the reaction signal with the conjugate-complex-transposed excitation signal already provides a first still very rough estimate for the channel impulse response, which becomes better and better with each further multiplication and summation. If the total matrix H (t) is calculated by the iterative summation approach, it turns out that the in 4 the upper left to zero elements of the band matrix H (t) gradually go to zero, while in the middle, so the band of the matrix, the coefficients of the channel impulse response h (t) remain and take certain values. Once again, it should be noted that it is not necessary to calculate the entire matrix. It suffices, for example, to calculate only one row of the matrix H (t) in order to obtain the entire channel impulse response.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Konzept nicht auf die anhand von 4 beschriebene Vorgehensweise zur Berechnung der Kreuzkorrelation beschränkt ist. Sämtlichen anderen Verfahren zum Berechnen der Kreuzkorrelation zwischen einem Meßsignal und einem Reaktionssignal sind ebenfalls einsetzbar. Andere Verfahren zur Bestimmung einer Impulsantwort anstelle der Kreuzkorrelation können ebenfalls verwendet werden.It should be noted at this point that the inventive concept is not based on the basis of 4 described procedure for calculating the cross-correlation is limited. All other methods for calculating the cross-correlation between a measurement signal and a response signal can also be used. Other methods of determining an impulse response in lieu of cross-correlation may also be used.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die verwendeten Pseudo-Noise-Sequenzen hinsichtlich ihrer Länge abhängig von der zu erwartenden Impulsantwort des betrachteten Kanals dimensioniert sein sollten. So sind für größere akustische Umgebungen durchaus Impulsantworten mit der Länge von einigen wenigen Sekunden denkbar. Dieser Tatsache muß durch Auswahl einer entsprechenden Länge der Pseudo-Noise-Sequenzen zur Korrelation Rechnung getragen werden.At It should be noted that the pseudo-noise sequences used in terms of their length dependent be dimensioned by the expected impulse response of the considered channel should. So are for larger acoustic Environments quite impulse responses with the length of a few seconds conceivable. This fact must be through Selection of a corresponding length the pseudo-noise sequences be taken into account for correlation.

Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, daß das 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.Depending on the circumstances, the inventive method in hardware or be implemented in software. The implementation can be done on one digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals, which are so with a programmable computer system that the process is executed. Generally, the invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier to carry out of the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer. In in other words Thus, the invention can be considered as a computer program with a program code to carry out the Method be realized when the computer program on a Computer expires.

An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Konzept für beliebige Anzahlen von Mikrophonen und beliebige Anzahlen von Lautsprechern eingesetzt werden kann. Dies bedeutet selbstverständlich auch, daß das erfindungsgemäße Konzept bereits für einen Lautsprecher und ein Mikrophon vorteilhaft eingesetzt werden kann. Dies ergibt sich unmittelbar aus den 1a, 1b und 2, wenn das zweite und das dritte Mikrophon 11, 12 sowie der zweite und der dritte Lautsprecher 14, 15 ignoriert werden und ebenfalls die von diesen Signalen angesprochenen Blöcke weggedacht werden.It should be pointed out again that the inventive concept can be used for any number of microphones and any number of speakers. Of course, this also means that the inventive concept can already be advantageously used for a loudspeaker and a microphone. This follows directly from the 1a . 1b and 2 if the second and the third microphone 11 . 12 as well as the second and the third loudspeaker 14 . 15 be ignored and also the addressed by these signals blocks are thought away.

An dieser Stelle sei ferner darauf hingewiesen, daß die Einbettung des Testsignals nicht unbedingt in das modifizierte Mikrophonsignal oder das Lautsprechersignal zu erfolgen hat, sondern daß auch eine Einbettung des Testsignals in das Mikrophonsignal vor der entsprechenden Subtraktionseinrichtung erfolgen kann, obgleich das Einbetten des Testsignals nach der Subtraktionseinrichtung bevorzugt wird. Dies liegt daran, daß im Falle einer nicht so günstigen Kanalimpulsantwortberechnung und damit im Falle eines nicht besonders präzise synthetisierten Rückkopplungsanteils das eingebettete Testsignal durch die Subtraktion eines nicht genau passenden Rückkopplungsanteils u. U. beschädigt werden könnte, was zu einer weiteren Erschwerung der Kanalsimulation durch die Einrichtungen 50, 51, 52 führen dürfte.At this point it should also be noted that the embedding of the test signal does not necessarily have to be done in the modified microphone signal or the speaker signal, but that an embedding of the test signal in the microphone signal before the corresponding subtraction device can take place, although the embedding of the test signal after Subtraction device is preferred. This is due to the fact that in the case of a not so favorable channel impulse response calculation and thus in the case of a not particularly precisely synthesized feedback component, the embedded test signal by the subtraction of a not exactly matching feedback component u. U. could be damaged, resulting in a further complication of the channel simulation by the facilities 50 . 51 . 52 should lead.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einem Mehrkanal-Setting wird somit in jedes Mikrophonsignal ein nicht-hörbares Breitbandsignal eingebettet. Dieses Signal wird hinsichtlich seiner spektralen Einhüllenden adaptiv an den aufgezeichneten Ton angepaßt, wobei ein psychoakustisches Modell eingesetzt werden kann, welches prinzipiell beliebig sein darf und basierend auf Zeitbereichsdaten oder aber auch basierend auf Frequenzbereichsdaten berechnet werden kann. Als Breitbandsignal wird eine Pseudo-Rausch-Sequenz bevorzugt, da bei einer solchen Sequenz eine Orthogonalität zwischen mehreren Sequenzen ohne weiteres erreicht werden kann.at preferred embodiments The present invention in a multi-channel setting thus becomes embedded in each microphone signal is a non-audible wideband signal. This signal will be in terms of its spectral envelope adaptively adapted to the recorded sound, with a psychoacoustic Model can be used, which in principle be arbitrary may and based on time domain data or even based can be calculated on frequency domain data. As a broadband signal a pseudo-noise sequence is preferred because in such a Sequence an orthogonality between several sequences can be easily achieved.

Für jedes Mikrophon wird das aufgezeichnete Signal vor dem Einbetten mit dem Pseudo-Rausch-Signal verglichen und verwendet, um die akustischen Eigenschaften von allen Lautsprechern zu dem entsprechenden Mikrophon zu berechnen. Als Vergleichsoperation wird eine Kreuzkorrelation bevorzugt, die, wenn der in 4 dargestellte iterative Algorithmus eingesetzt wird, Rechenzeit-unaufwendig mit einer beliebig skalierbaren Genauigkeit berechnet werden kann. Die Skalierbarkeit liefert insbesondere die Möglichkeit, für spezielle Situationen eine schnelle, jedoch gröbere Berechnung vorzusehen, beispielsweise bei einer Rockgruppe, bei der sehr viel Bewegung auf der Bühne herrscht, während für andere Anwendungsszenarien, wie z.B. eine Rockgruppe, bei der die Artisten eher statisch sind, z.B. eine Skalierung hin zu einer größeren Anzahl von Iterationswerten durchgeführt werden könnte, da die einzelnen Kanäle weniger zeitvariant sind.For each microphone, the pre-embedded signal is compared to the pseudo-noise signal and used to calculate the acoustic characteristics of all loudspeakers to the corresponding microphone. As a comparison operation, a cross-correlation is preferred which, when the in 4 illustrated iterative algorithm is used, can be computationally time-consuming computed with an arbitrarily scalable accuracy. In particular, the scalability provides the ability to provide a fast, but coarser calculation for specific situations, such as a rock group that has a lot of motion on stage, and other application scenarios such as a rock group where the performers are more static For example, scaling to a greater number of iteration values could be performed because the individual channels are less time-variant.

Unter Verwendung eines entsprechenden Kanals wird ein inverses Filter angelegt, um unerwünschte Komponenten zu unterdrücken. Das inverse Filter wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Simulationsfilter und die entsprechenden zugeordneten Subtraktionseinrichtungen realisiert. Die Verwendung von Mikrophonsignalen ermöglicht eine Speicherung von spektral geformten PNS-Signalen, so daß eine Interferenz mit ursprünglichen Schallsignalen vermieden wird, und daß ein psychoakustisches Modell zur Berechnung der spektralen Formung lediglich einmal berechnet werden muß, und nicht in der entsprechenden Einrichtung zum Ermitteln noch einmal berechnet werden muß.Under Using a corresponding channel becomes an inverse filter created to unwanted Suppress components. The inverse filter is according to the present Invention by the simulation filter and the corresponding associated Subtraction facilities realized. The use of microphone signals allows one Storage of spectrally shaped PNS signals, so that an interference with original sound signals is avoided, and that one psychoacoustic model for the calculation of the spectral shaping only once must be calculated, and not in the appropriate facility to determine once again must be calculated.

Alternativ wird, wie es anhand von 2 dargestellt worden ist, ein eindeutiges PNS-Signal in das Signal von jedem Lautsprecher eingebettet. Diese Vorgehensweise der Einbettung auf Lautsprecherseite ermöglicht die Messung eines Pfades von jedem Lautsprecher zu jedem Mikrophon. Ein Unterdrückungsfilter wird verwendet, und zwar separat für jeden Lautsprecher, wodurch eine bessere Tonqualität erreicht wird, jedoch auf Kosten höheren Rechenaufwands, der jedoch im Hinblick auf die Gesamtkosten von mittleren bis größeren Tonanlagen nicht besonders ins Gewicht fallen dürfte.Alternatively, as it is based on 2 has been shown, a unique PNS signal embedded in the signal from each speaker. This embedding on speaker side approach allows the measurement of a path from each speaker to each microphone. A suppression filter is used separately for each loudspeaker, which achieves better sound quality, but at the expense of higher computational effort, but is unlikely to be particularly significant in terms of the overall cost of medium to large size sound systems.

Claims

Device for suppressing feedback in an environment in which a microphone ( 10 ) and a loudspeaker ( 13 ), the microphone ( 10 ) emits a microphone signal and the loudspeaker ( 13 ) a loudspeaker signal is supplied, having the following features: a device ( 20 ) for generating an embedding signal by embedding a test signal in the loudspeaker signal or in the microphone signal or in a modified microphone signal, wherein the test signal is spectrally stained using a psychoacoustic masking threshold such that it is not audible in the embedding signal. 50 ) for determining a transmission characteristic of an acoustic transmission channel between the loudspeaker ( 13 ) and the microphone ( 10 ) using the test signal and the microphone signal, a filter ( 40 ) which generates a filtered signal by filtering either the loudspeaker signal or the embedding signal, the transmission characteristic of the filter ( 40 ) by the institution ( 50 ) for determining the transmission characteristic is controlled such that the transmission characteristic of the filter ( 40 ) simulates the transmission characteristic of the acoustic transmission channel, and a device ( 30 ) for subtracting the filtered signal from the microphone signal, wherein the modified microphone signal with suppressed feedback results, from which the loudspeaker signal is generated.

Device according to Claim 1, in which the test signal ( 20 ) is a pseudo-noise signal.

Device according to one of the preceding claims, in the means for determining a cross-correlation using the test signal and the microphone signal to perform a channel impulse response as a transmission characteristic of the transmission channel to calculate.

Device according to Claim 3, in which the device ( 30 ) performs a sample subtraction on the time domain for subtracting.

Device according to Claim 3 or 4, in which the filter ( 40 ) is a digital filter whose coefficients are adjustable so that an impulse response of the filter corresponds to the channel impulse response within a predetermined deviation threshold.

Device according to one of the preceding claims, in which several microphone signals from several microphones ( 10 . 11 . 12 ), in which for each microphone signal a separate device for embedding ( 20 . 21 . 22 ) of a test signal in which each means for embedding ( 20 . 21 . 22 ) is fed with a different test signal, whereby a separate embedding signal is generated from each microphone signal, the test signals orthogonal to each other within a deviation threshold; in which for each microphone signal a device ( 50 . 51 . 52 ) is provided for determining, which in each case determines a channel impulse response of a channel from a microphone via one or more speakers back to the microphone, and in which a separate filter for each microphone signal ( 40 . 41 . 42 ) for filtering the embedding signal, whereby the filtered signals are obtained, the means for subtracting ( 30 . 31 . 32 ) of the filtered signals are supplied from the respectively associated microphone signal ( 1a ).

Device according to one of claims 1 to 5, wherein a plurality of loudspeakers ( 13 . 14 . 15 ) and a plurality of microphones ( 10 . 11 . 12 ), each of the microphone signals having its own device ( 20 . 21 . 22 ) for embedding the test signal (p1, p2, p3) in the modified microphone signal, in which each of the devices ( 20 . 21 . 22 ) for embedding with another test signal (p1, p2, p3), wherein the test signals are mutually orthogonal, in which for each of the microphone signals a separate device ( 50 . 51 . 52 ) is provided for determining the transmission characteristics, wherein each of these devices generates a channel impulse response using the test signal associated with the respective microphone on the basis of a sum of loudspeaker signals reaching the respective microphone, in which a separate filter is provided for each of the microphone signals ( 40 . 41 . 42 ) for generating the filtered signals from the sum of the loudspeaker signals ( 13 . 14 . 15 ) whose output signals are each from a device ( 30 . 31 . 32 ) for subtracting the filtered signal from the associated microphone signal ( 1b ).

Device according to one of claims 1 to 5, wherein a plurality of loudspeakers ( 13 . 14 . 15 ) and a plurality of microphones ( 10 . 11 . 12 ) are provided. in which for each loudspeaker signal its own device ( 20 . 21 . 22 ) for embedding the test signal (p1, p2, p3) in the respective loudspeaker signal, in which each of the devices ( 20 . 21 . 22 ) for embedding with another test signal (p1, p2, p3), wherein the test signals are mutually orthogonal, in which for each microphone signal - a separate device ( 50 . 51 . 52 ) is provided for determining which respectively calculates channel impulse responses for acoustic channels from each of the loudspeakers to the respective microphone, wherein for a channel from a loudspeaker to a microphone the test signal embedded in the loudspeaker signal for the loudspeaker is used, a number of filters is provided equal to the number of loudspeakers, each of the loudspeaker signals is filtered with a filter associated with the microphone signal, the filtered loudspeaker signals are summed, whereby in each case a resultant synthesized feedback signal associated with the respective microphone signal is obtained the respectively assigned device for subtracting ( 30 . 31 . 32 ) is in each case subtracted from the corresponding microphone signal ( 2 ).

Device according to one of the preceding claims, further comprising: a device ( 16 ) for converting one or more modified microphone signals into one or more signals from which the loudspeaker signals are derived.

Device according to Claim 9, in which the device ( 16 ) performs for mixing a mixture and / or a gain of the modified microphone signals.

Apparatus according to claim 1, wherein the device for embedding a test signal, the test signal into the speaker signal embeds.

Device according to claim 1, in which the device ( 20 ) for embedding the test signal in the modified microphone signal.

Apparatus according to claim 1, wherein a plurality of microphones and a plurality of loudspeakers are provided, further comprising a mixing device ( 16 ) for mixing two or more modified microphone signals to produce one or more loudspeaker signals.

Method for suppressing feedback in an environment in which a microphone ( 10 ) and a loudspeaker ( 13 ), the microphone ( 10 ) emits a microphone signal and the loudspeaker ( 13 ) a loudspeaker signal is supplied, with the following steps: generating an embedding signal by embedding ( 20 ) of a test signal either in the loudspeaker signal or in the microphone signal or in a modified microphone signal, wherein the test signal is spectrally stained using a psychoacoustic masking threshold such that it is not audible in the embedding signal, determining a transmission characteristic ( 50 ) of an acoustic transmission channel between the loudspeaker ( 13 ) and the microphone ( 10 ) using the test signal and the microphone signal, generating a filtered signal by filtering ( 40 ) of either the loudspeaker signal or the embedding signal, the transmission characteristic of the filter ( 40 ) by the institution ( 50 ) for determining the transmission characteristic is set such that the transmission characteristic of the filter ( 40 ) simulates the transmission characteristic of the acoustic transmission channel, and subtracts ( 30 ) of the filtered signal from the microphone signal, resulting in the modified suppressed feedback microphone signal from which the loudspeaker signal is generated.