DE10140523B4

DE10140523B4 - Vorrichtung zum Feedback Cancelling bei der Ausgabe von Mikrofonsignalen durch Lautsprecher

Info

Publication number: DE10140523B4
Application number: DE2001140523
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dr. Ruwisch
Original assignee: Individual
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: DE10140523A1

Abstract

Feedback-Canceller (10), bestehend aus einem Analog-Digital-Wandler (12), der das Signal eines Mikrofons (11) abtastet und digitalisiert, wobei ein Zeitsignal x(t) entsteht, das einem Signalmanipulator (13) zugeführt ist, welcher während einer inneren Signallaufzeit c ein Lautsprechersignal y(t) erzeugt, dieses in einem Digital-Analog-Wandler (14) in ein analoges Signal wandelt, in einem Verstärker (15) verstärkt und zu einem Lautsprecher (16) gibt, der ein Schallsignal erzeugt, das nach einer äußeren Signallaufzeit d, während derer das Schallsignal durch akustische Eigenschaften eines umgebenden Raumes veränderbar ist, das Mikrofon (11) als Feedback wieder erreicht, wobei der Signalmanipulator (13) dadurch gekennzeichnet ist, dass er zwei Filtersysteme (21, 23) enthält, von denen das erste Filtersystem (21) aus dem Lautsprechersignal y(t) und dem Mikrofonsignal x(t) eine Filterfunktion h1(t) berechnet, die nach Faltung mit dem Lautsprechersignal y(t) von dem Mikrofonsignal x(t) zu subtrahieren ist, wodurch ein vorverarbeitetes Mikrofonsignal v(t) entsteht, und das zweite Filtersystem (23) aus dem um die äußere Signallaufzeit...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eliminieren von Rückkopplungen (Feedback-Cancelling), nämlich einen Feedback-Canceller, bestehend aus einem Analog-Digital-Wandler, der das Signal eines Mikrofons abtastet und digitalisiert, wobei ein Zeitsignal x(t) entsteht, das einem Signalmanipulator zugeführt ist, welcher während einer inneren Signallaufzeit c ein Lautsprechersignal y(t) erzeugt, in einem Digital-Analog-Wandler in ein analoges Signal wandelt, in einem Verstärker verstärkt und zu einem Lautsprecher gegeben wird, der ein Schallsignal erzeugt, das nach einer äußeren Signallaufzeit d, während derer es durch akustische Eigenschaften eines umgebenden Raumes veränderbar ist, das Mikrofon als Feedback wieder erreicht.

Bei der verstärkten Lautsprecherausgabe von Sprache oder Musik, die von einem Mikrofon aufgenommen wird, welches von den ausgebenden Lautsprechern beschallt wird, tritt ein sog. Rückkopplungs- oder Feedback-Problem auf, das zu unerwünschten Pfeiftönen im Mikrofon-Lautsprechersystem führen kann.

Besonders problematisch ist dieser Effekt in Hörgeräten, wo Mikrofon und Lautsprecher nur einen geringen Abstand voneinander haben und die innere Signallaufzeit, während derer das Signal im System verarbeitet wird, besonders kurz sein muss.

Die meisten bekannten Rückkopplungseliminier- oder Feedback-Cancelling-Verfahren zur Beseitigung des geschilderten Problems behandeln diesen Spezialfall. Diese letztgenannte Anwendung weist verschiedene Probleme auf, die z. B. bei einer Hörgerät-Anwendung nicht auftreten. Anders als im Hörgerät ist die äußere Laufzeit, in der das Signal von Lautsprecher zum Mikrofon unterwegs ist, relativ groß und a priori unbekannt. Der Fahrzeuginnenraum hat außerdem Resonatoreigenschaften, so dass eine mechanische Entkopplung von Mikrofon und Lautsprecher schwierig ist. Des weiteren sind ständig Fahr- und Motorgeräusche vorhanden, welche die Konvergenz herkömmlicher Verfahren beeinträchtigen können.

Die bekannten Verfahren unterscheiden sich in ihrer Komplexität dramatisch. Die einfachsten Systeme zum Feedback-Cancelling, wie sie aus der WO 99/37119 A2 bekannt sind, detektieren lediglich das Auftreten von unerwünschten Pfeiftönen und steuern die Systemverstärkung auf geeignete Weise. Eine Stufe komplexer sind Verfahren, wie sie aus der WO 01/22775 A2 bekannt sind, die kritische Frequenzbereiche detektieren und die Verstärkung nur in diesen beeinflussen. Aus der WO 00/30253 A1 sind sog. schmalbandige Filter bekannt, die kritische Frequenzen bedämpfen und gewöhnlich als Notch-Filter bezeichnet werden.

Ferner sind aus der WO 00/30402 A1 sogenannte Beamformer bekannt, die in der Lage sind, mit Hilfe mehrerer Mikrofone, die zu einem sog. Mikrofon-Array verschaltet sind, eine Richtcharakteristik für das Mikrofon-Array zu erzeugen. Damit fokussiert das System auf das Nutzsignal. Störende Signale außerhalb des Richtkegels, im Falle des Feedback-Cancellings also die Lautsprechersignale, werden hingegen möglichst stark bedämpft. Dazu muss allerdings die Position der Schallquelle des Nutzsignals im Raum bekannt sein, und die das Nutzsignal wiedergebenden Lautsprecher müssen sich außerhalb des Richtkegels befinden. Aus der WO 01/22 775 A2 ist ein Feedback-Canceller für Hör-Hilfe-Vorrichtungen, bestehend aus einem Analog-Digital-Wandler, der das Signal eines Mikrofons abtastet und digitalisiert. Aus der Druckschrift Application of Signal Processing to Audio and Acoustics, 1997 ist ebenfalls eine elektronische Hör-Hilfe-Vorrichtung, bestehend aus den Komponenten DFT, Predictor bzw. Feedforward Filter, IDFT, bei dem der Feedback-Path durch eine Signalverzögerungszeit D berücksichtigt wird, bekannt.

Ferner sind Verfahren zum Feedback-Cancelling bekannt, die versuchen, die Übertragungsfunktion zwischen Lautsprecher und Mikrofon zu schätzen und den Lautsprecheranteil im Mikrofonsignal zu entfernen. Allen bekannten Verfahren dieser Klasse liegen Varianten eines iterativen Verfahrens zugrunde, welches auf der Minimierung des Feedbacksignals durch sukzessive Anpassung von Filterparametern basiert.

Eine detaillierte Beschreibung des Grundprinzips sowie Anwendungsbeispiele dieser Algorithmen finden sich z. B. im Lehrbuch „Advances in Network and Acoustic Echo Cancellation" von J. Benesty, T. Gänsler, D. R. Morgan, M. M. Sondhi und S. L. Gay, (Springer-Verlag), sowie in der US 5,475,731 A und der EP 0 870 365 B1 .

Eine Anwendung auf das Problem des Feedback-Cancelling findet sich in der WO 01/10170 A2 und der WO 99/60822 A1 In der WO 01/06746 A2 und der WO 01/06812 A1 sind Weiterentwicklungen des LMS-Verfahrens (LMS für „least mean square") angegeben, die jedoch den zur Berechnung erforderlichen Aufwand weiter erhöhen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem Lautsprecheranteile aus dem Mikrofonsignal mit geringem Rechenaufwand und großer Robustheit möglichst vollständig entfernt und Rückkopplungs-Effekte eliminiert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Signalmanipulator zwei Filtersysteme enthält, von denen das erste Filtersystem aus dem Lautsprechersignal y(t) und dem Mikrofonsignal x(t) eine Filterfunktion h1(t) berechnet, die nach Faltung mit dem Lautsprechersignal y(t) von dem Mikrofonsignal x(t) zu subtrahieren ist, wodurch ein vorverarbeitetes Mikrofonsignal v(t) entsteht, und das zweite Filtersystem aus dem um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) und dem vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) eine Filterfunktion h2(t) berechnet, die nach Faltung mit dem verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) von dem vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) zu subtrahieren ist, wodurch ein vorläufiges Lautsprechersignal w(t) entsteht, welches bis auf die innere Signalverzögerung c dem auszugebenden Lautsprechersignal y(t) = w(t–c) entspricht.

Durch diese Maßnahmen wird eine Vorrichtung geschaffen, die im Vergleich zu dem bekannten Stand der Technik geringeren Rechenaufwand benötigt und eine größere Robustheit erreicht, wobei kein LMS-Verfahren verwendet wird. Der erfindungsgemäße Feedback-Canceller bleibt auch unter schwierigen akustischen Bedingungen, wie z. B. in einem fahrenden Kraftfahrzeug, sehr stabil.

Die Bandbreite der Anwendungen eines erfindungsgemäßen Feedback–Cancellers reicht von Megaphonen über Gesangsanlagen bis hin zur Innenraumkommunikation in Kraftfahrzeugen, d. h. der Fahrer kann über ein Mikrofon-Lautsprechersystem zu den rückwärtigen Passagieren sprechen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:
1 das erfindungsgemäße Gesamtsystem eines Feedback-Cancellers, der einen Analog-Digital-Wandler aufweist, der das Signal eines Mikrofons abtastet und digitalisiert, wobei ein Zeitsignal x(t) entsteht, das einem Signalmanipulator zugeführt wird, welcher während einer inneren Signallaufzeit c die Operationen ausführt und ein Lautsprechersignal y(t) erzeugt, das in einem Digital-Analog-Wandler in ein analoges Signal gewandelt wird und sodann in einem Verstärker verstärkt und zu einem Lautsprecher gegeben wird, der ein Schallsignal erzeugt, das nach einer äußeren Signallaufzeit d, während derer es durch akustische Eigenschaften eines umgebenden Raumes verändert wird, wieder das Mikrofon als Feedback erreicht;
2 den Signalmanipulator 13 nach 1, welcher zwei Filtersysteme besitzt, wobei das erste Filtersystem eine Filterfunktion h1(t) berechnet, die einerseits nach Faltung mit dem Lautsprechersignal y(t) vom Mikrofonsignal x(t) subtrahiert wird, um ein vorverarbeitetes Mikrofonsignal v(t) zu erzeugen, andererseits von einem Verzögerungsglied dazu benutzt wird, die äußere Signallaufzeit d zu bestimmen, um welche das Lautsprechersignal y(t) im Verzögerungsglied zu y(t–d) verzögert wird, bevor es in einem zweiten Filtersystem, welches eine Filterfunktion h2(t) berechnet, mit eben dieser Filterfunktion gefaltet und vom vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) subtrahiert wird, wodurch ein vorläufige Lautsprechersignal Signal w(t) entsteht, welches nach formaler Berücksichtigung der inneren Signallaufzeit c dem Lautsprechersignal y(t) = w(t–c) entspricht;
3 die Funktion des ersten Filtersystems nach 2, das mit Hilfe von Fouriertransformatoren zur Zeit T 2n1 Samples der Zeitsignale x(t) und y(t) zu jeweils einem Frame der Länge 2n1 gruppiert und daraus Vektoren X(T) und Y(T) erzeugt, deren Komponenten die Spektren des Mikrofonsignals x(t) bzw. des Lautsprechersignals y(t) darstellen, und aus denen in Rechenwerken durch Multiplikation und zeitliche Mittelung mit einer Zeitkonstanten k1 Vektoren M1(T) und N1(T) entstehen, welche im Rechenwerk durch Division sowie Berücksichtigung eines konstanten, imaginären Vektors P einen komplexwertigen Vektor H1 liefern, der in einem Transformator durch inverse Fouriertransformation in eine Filterfunktion h1(t) übergeht, welche in einem Filter nach eventueller Verkürzung auf eine Länge kleiner 2n1 mit dem Mikrofonsignal y(t) diskret gefaltet wird;
4 die Funktion des Verzögerungsglieds nach 2, welches mit Hilfe eines Maximumdetektors eine Stelle t = d des Maximums der Filterfunktion h1(t) delektiert und das Lautsprechersignal y(t) um eben diese Zeit d verzögert;
5 die Funktion des zweiten Filtersystems nach 2, das in einem Fouriertransformator zur Zeit T aus jeweils einem Frame bestehend aus 2n2 Samples des vorverarbeiteten Mikrofonsignals v(t) einen Spektralvektor V(T) erzeugt und einem Rechenwerk zuführt, sowie auf gleiche Weise in einem zweiten Fouriertransformator aus dem um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) einen Spektralvektor Yd(T) erzeugt und beiden Rechenwerken zuführt, wobei letzteres daraus durch zeitliche Mittelung mit einer Zeitkonstanten k2 einen Spektralvektor N2(T) erzeugt, des weiteren entsteht in einem Verzögerungsglied ein um die innere Signallaufzeit C verzögerter Spektralvektor Yc(T) = Yd(T–C), der zusätzlich zu Yd(T) und V(T) das Rechenwerk erreicht, welches daraus einen Spektralvektor M2(T) erzeugt, aus dem in einem Rechenwerk durch Division durch N2(T) ein Spektralvektor H2 erzeugt wird, welcher in einem Transformator durch inverse Fouriertransformation zu einer Filterfunktion h2(t) der Länge 2n2 wird, die nach eventueller Verkürzung auf eine Länge kleiner 2n2 in einem Filter mit dem verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) gefaltet wird;
6 ein mehrkanaliges Feedback-Cancelling-System, bestehend aus mindestens zwei Feedback-Cancellern nach 1, an deren Eingängen die Signale jeweils eines Mikrofons anliegen, die ihre Ausgangssignale an einen Beamformer geben, der aus diesen Signalen mindestens ein Lautsprechersignal erzeugt und an einen Lautsprecher gibt, so dass das Mikrofon-Array eine Richtcharakteristik erhält.
Das in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Gesamtsystem einer Rückopplungseliminationsvorrichtung bzw. eines Feedback-Cancellers 10 wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Zunächst wird das Signal eines Mikrofons 11 von einem Analog-Digital-Wandler 12 abgetastet und digitalisiert, wodurch das Mikrofonsignal x(t) entsteht, welches einem Signalmanipulator 13 zugeführt wird.
Der Signalmanipulator 13 führt während einer inneren Signallaufzeit c die Operationen am Mikrofonsignal durch, die zum Feedback-Cancelling führen, und erzeugt ein Lautsprechersignal y(t), welches von einem Digital-Analog-Wandler 14 in ein Analogsignal gewandelt wird. Dieses Signal durchläuft einen Verstärker 15 und wird von einem Lautsprecher 16 als Schallsignal ausgegeben.
Nach einer äußeren Signallaufzeit d, während derer es durch akustische Eigenschaften eines umgebenden Raums beeinflusst wird, erreicht das Schallsignal das Mikrofon 11. Dadurch entsteht ein Feedback, welches zu dem bekannten Rückkopplungspfeifen führen kann und welches zu eliminieren die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Die erfindungsgemäßen Schritte werden, wie die 2 zeigt, in dem Signalmanipulator 13 ausgeführt. Der Signalmanipulator 13 enthält zwei Filtersysteme 21 und 23, die mit Zeitkonstanten k1 und k2 zwei Filterfunktionen h1(t) und h2(t) bestimmen. Diese Filterfunktionen werden im Sinne einer diskreten Faltung in einem ersten Filtersystem 21 auf das Lautsprechersignal y(t) bzw. in einem zuweiten Filtersystem 23 auf ein um die äußere Signallaufzeit d verzögertes Lautsprechersignal y(t–d) angewendet, so dass Signale y(t)*h1(t) bzw. y(t–d)*h2(t) entstehen. Das verzögerte Lautsprechersignal y(t–d) wird durch ein Verzögerungsglied 22 bereitgestellt.
Das im ersten Filtersystem 21 erzeugte Signal wird vom Mikrofonsignal x(t) subtrahiert, so dass ein vorverarbeitetes Mikrofonsignal v(t) = x(t)–y(t)*h1(t) entsteht. Von diesem wird sodann das im zweiten Filtersystem 23 berechnete Signal subtrahiert, so dass man ein vorläufiges Lautsprechersignal w(t) = v(t)–y(t–d)*h2(t) erhält. Dieses entspricht nach formaler Berücksichtigung der inneren Signallaufzeit c, welche zur Durchführung der Signalmanipulationen erforderlich ist, dem Lautsprechsignal y(t) = w(t–c), welches vom Signalmanipulator 13 ausgegeben wird.
Durch passende Wahl der halben Framelängen n1 und n2 < n1 sowie der Zeitkonstanten k1 und k2 gemäß 0 < k1 < k2 < 1 erreicht man einen vorteilhaften Effekt, nämlich das Filtersystem 21 adaptiert nur langsam, kann auf diese Weise aber eine möglichst ideale Filterfunktion h1(t) ermitteln. Das Filtersystem 23 adaptiert schneller und benutzt ein kürzeres Filter. Dadurch läßt sich nur eine weniger ideale zweite Filterfunktion h2(t) ermitteln, dafür kann h2(t) aber wegen der höheren Adaptionsgeschwindigkeit Veränderungen in den akustischen Eigenschaften des umgebenden Raumes ausgleichen, denen die Filterfunktion h1(t) des ersten Filtersystems 21 auf Grund der geringeren Adaptionsgeschwindigkeit nicht folgen kann.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung unterbleibt die Subtraktion v(t) = x(t)–y(t)*h1(t), und das vorverarbeitete Mikrofonsignal ist mit dem Mikrofonsignal identisch, also v(t) = x(t). Eine zu dieser Variante alternative Ausführung der Erfindung verzichtet auf das zweite Filtersystem 23 und unterläßt die Subtraktion w(t) = v(t)–y(t–d)*h2(t), so dass das vorläufige Lautsprechersignal mit dem vorverarbeiteten Mikrofonsignal identisch ist, also w(t) = v(t).
In wieder einer anderen, von den vorgenannten Varianten unabhängigen Ausführung der Erfindung erfolgt die Filteroperation in dem ersten Filtersystems 21 nicht als diskrete Faltung im Zeitbereich, sondern als Multiplikation im Frequenzbereich. In dieser Ausführung gibt das Filtersystem 21 ein spektrales Signal Y(T)H1 aus, wobei Y(T) und H1 Vektoren sind, deren Komponenten das Spektrum des Mikrofonsignals y(t) bzw. die Fouriertransformierte der Filterfunktion h1(t) darstellen. Alle Produkte von Vektoren sind dabei als Multiplikationen der Komponenten zu verstehen.
Die nachfolgende Subtraktion vom Mikrofonsignal erfolgt in dieser Variante ebenfalls im Frequenzbereich als V(T) = M(T)–Y(T)H1, wobei ein Vektor M(T) das Spektrum des Mikrofonsignals darstellt, und V(T) eine spektrale Darstellung des vorverarbeiteten Mikrofonsignals ist, woraus erforderlichenfalls durch inverse Fouriertransformation das Zeitsignal v(t) entsteht.
In einer wieder anderen Ausführung der Erfindung arbeitet das Filtersystems 23 gänzlich im Frequenzbereich und liefert ein spektrales Signal Yd(T)H2. Auch die Subtraktion vom vorverarbeiteten Mikrofonsignal erfolgt spektral: W(T) = V(T)–Yd(T)H2. Dabei stellt ein Vektor Yd(T) das Spektrum des verzögerten Lautsprechersignals y(t–d) dar. H2 ist die Fouriertransformierte der Filterfunktion h2(t) und W(T) entspricht dem Spektrum des vorläufigen Lautsprechersignals, welches durch inverse Fouriertransformation in w(t) übergeht, um als Lautsprechersignal y(t) = w(t–c) ausgegeben zu werden.
Eine Ausführung des ersten Filtersystems 21 der ersten Filterstufe des Signalmanipulators 13 ist in 3 dargestellt. In einem ersten Fouriertransformator 31 werden 2n1 Samples des Mikrofonsignal zu jeweils einem Frame zusammengefaßt. Sodann wird im Zeittakt T jeweils ein Frame zu einem Spektralvektor X(T) verarbeitet, dessen Komponenten so angeordnet sind, so dass sie das Spektrum des Mikrofonsignals zum Zeitpunkt T darstellen.
In einem zweiten Fouriertransformator 32 werden 2n1 Samples des Lautsprechersignals y(t) auf die gleiche Weise zu einem Spektralvektor Y(T) umgeformt, welcher das Spektrum des Lautsprechersignals zum Zeitpunkt T darstellt. Aus den Vektoren X(T) und Y(T) wird in einem ersten Rechenwerk 33 mit Hilfe einer Zeitkonstanten k1 iterativ der Spektralvektor M1(T) berechnet, welcher dem zeitlichen Mittel des Produkts aus Mikrofonspektrum X(T) und komplex konjugiertem Lautsprecherspektrum Y*(T) entspricht.
In einem zweiten Rechenwerk 34 wird auf die gleiche Weise aus dem Lautsprecherspektrum Y(T) mit Hilfe der Zeitkonstanten k1 ein Vektor N1(T) ermittelt, der das zeitliche Mittel des Betragsquadrats des Lautsprecherspektrums, Y(T)Y*(T), darstellt.
Aus dem Quotient von M1(T) und N1(T) wird in einem dritten Rechenwerk 35 der Spektralvektor H1 bestimmt. H1 entspricht der Differenz des genannten Quotienten und einem konstanten, imaginären Spektralvektor P mit den Komponenten P(f) = exp(2πifc), wobei i die imaginäre Einheit i² = –1 ist. Durch Subtraktion des Vektors P wird berücksichtigt, dass das Lautsprechersignal dem um die innere Signallaufzeit c verzögerten Mikrofonsignal nach erfolgtem Feedback-Cancelling entspricht.
Dieses Vorgehen ist um so erfolgreicher, je größer im Vergleich zur inneren Signallaufzeit c die Zeit ist, welche der Framelänge 2n1 entspricht. Wie vorzugehen ist, wenn die Framelänge kürzer als die innere Signallaufzeit ist, wird weiter unten zu 5 erläutert.
In einer anderen Ausführung der Erfindung erfolgt die Subtraktion des Vektors P im Zeitbereich, d. h. nach Anwendung der inversen Fouriertransformation 36. Bei dieser Variante ist die Fouriertransformierte von P, die einem diskreten Delta-Impuls bei der negativen inneren Signallaufzeit –c entspricht, von h1(t) zu subtrahieren. Dies lässt sich besonders einfach dadurch realisieren, dass man h1(t) durch Fortlassen der entsprechenden Anteile mit negativem t passend verkürzt.
Der Vektor H1 beschreibt akustische Eigenschaften des Raumes, der das Mikrofon-Lautsprecher-System umgibt. Obwohl H1 aus zeitabhängigen Größen bestimmt wird, ist H1 zeitunabhängig notiert. Es wird als quasistationär angenommen, da die akustischen Raumeigenschaften nur langsam veränderlich sind. Aus dem Vektor H1 wird durch inverse Fouriertransformation 36 eine Filterfunktion h1(t) bestimmt und ggf. auf eine Länge kleiner als 2n1 verkürzt. Sodann wird h1(t) in einem Filter 37 auf das Lautsprechersignal angewandt, d. h. die Filterfunktion h1(t) wird im Zeitbereich diskret mit dem Lautsprechersignal y(t) gefaltet, so dass y(t)*h1(t) entsteht.
In einer anderen Ausführung der Erfindung arbeitet das Filter 37 im Frequenzbereich. Der Vektor H1 wird vom Rechenwerk 35 an das Filter 37 übergeben, welches anstelle von y(t) den Vektor Y(T) vom Fouriertransformator 32 erhält. Die Filterung wird als Multiplikation der Spektren Y(T) und H1 ausgeführt und liefert am Ausgang des Filtersystems 21 neben der Filterfunktion h1(t) den Spektralvektor Y(T)H1.
Aus der Filterfunktion h1(t), die vom ersten Filtersystem 21 zur Verfügung gestellt wird, ermittelt ein Verzögerungsglied 22, wie es in der 4 dargestellt ist, die äußere Signallaufzeit d mit Hilfe eines Maximumdetektors 38 als Maximumstelle der Filterfunktion h1(t) im Sinne von h1(d) = max{h1(t)}. Die äußere Signallaufzeit d entspricht dem Zeitintervall, das verstreicht, bis ein vom Lautsprecher 16 ausgegebenes Schallsignal das Mikrofon 11 als Feedback- oder Rückkopplungs-Signal erreicht. Um diese Zeit wird das Mikrofonsignal y(t) vom Verzögerungsglied 22 verzögert und als y(t–d) an das zweite Filtersystem 23 ausgegeben.
Die Verzögerung des Lautsprechersignals y(t) um d ist insbesondere dann nötig, wenn im zweiten Filtersystem 23 ein kurzes Filter mit geringer Framelänge 2n2 benutzt werden soll, bei dem die der Framelänge 2n2 entsprechende Zeit in der Größenordnung der äußeren Signallaufzeit d liegt. Die Ausführung eines solchen Filtersystems 23 ist in 5 dargestellt.
Dabei werden 2n2 Samples des verzögerten Lautsprechersignals y(t–d) sowie des vorverarbeiteten Mikrofonsi gnals v(t) in jeweils einem Fouriertransformator 42 bzw. 41 zu Frames zusammengefasst und zur Zeit T zu Spektralvektoren Yd(T) bzw. V(T) verarbeitet, die wie oben die Spektren der jeweiligen Zeitsignale y(t–d) bzw. v(t) zum Zeitpunkt T darstellen.
Da die Zeit, die der Framelänge 2n2 entspricht, kürzer als die innere Signallaufzeit c ist, muß der Tatsache, dass das Lautsprechersignal dem verzögerten Mikrofonsignal nach Feedback-Cancelling entspricht, auf andere Weise Rechnung getragen werden, als dies im Filtersystem 21 durch Subtraktion des konstanten, imaginären Vektors P geschieht.
Dazu wird das Spektrum Yd(T) des um die äußere Signallaufzeit verzögerten Lautsprechersignals y(t–d) in einem Verzögerungsglied 43 um die innere Signallaufzeit verzögert. Bezeichnet man diese Laufzeit in Einheiten der Zeit T als C, läßt sich der vom Verzögerungsglied 43 erzeugte Vektor als Yc(T) = Yd(T–C) darstellen.
Vorteilhaft für die Erzeugung des Vektors Yc(T) im Verzögerungsglied 43 ist es, wenn C ein ganzzahliges Vielfaches desjenigen Zeitintervalls ist, das zwischen der Bildung zweier Frames in den Fouriertransformatoren 41 bzw. 42 liegt.
In einem Rechenwerk 44 wird aus V(T), Yd(T) und Yc(T) mit Hilfe einer Zeitkonstanten k2 ein Spektralvektor M2(T) gebildet, indem Yd*(T), das komplex konjugierte Spektrum des um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignals, mit dem Spektrum V(T) des vorverarbeiteten Mikrofonsignals multipliziert wird und vom Ergebnis das Produkt Yc*(T)Yd(T) subtrahiert wird. Das mit Hilfe der Zeitkonstanten k2 gebildete zeitliche Mittel dieser Differenz entspricht dem Spektralvektor M2(T).
Unter den oben genannten Randbedingungen für die halbe Framelänge n2 entfernt die Subtraktion von Yc*(T)Yd(T) diejenigen Signalanteile aus der M2(T)-Berechnung, die dadurch entstehen, dass das Lautsprechersignal dem verzögerten Mikrofonsignal nach erfolgtem Feedback-Cancelling entspricht.
In einem Rechenwerk 45 wird mit Hilfe der Zeitkonstanten k2 ein Vektor N2(T) als zeitliches Mittel des Betragsquadrats des Spektrums des um die äußere Signallaufzeit verzögerten Lautsprechersignal gebildet. In einem weiteren Rechenwerk 46 wird der Vektor H2 als Quotient aus M2(T) und N2(T) gebildet.
Aus den gleichen Gründen, die für die Darstellung von H1 gelten, wird auch H2 zeitunabhängig notiert. Obwohl die geringere Größe der Zeitkonstanten k2 eine Modifikation von H2 infolge von Veränderungen der akustischen Eigenschaften des umgebenden Raumes ausdrücklich erlaubt, wird auch H2 als quasistationär angesehen.
Durch inverse Fouriertransformation 47 entsteht aus H2 die Filterfunktion h2(t), die in einem Filter 48 mittels diskreter Faltung auf das verzögerte Lautsprechersignal y(t–d) angewendet wird. Dadurch entsteht das Signal y(t–d)*h2(t), das von dem zweiten Filtersystem 23 ausgegeben wird.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung entfällt die inverse Fouriertransformation 47 und das Rechenwerk 46 übergibt den Vektor H2 direkt dem Filter 48, das anstelle von y(t–d) den Vektor Yd(T) vom Fouriertransformator 42 erhält und damit die Filterung im Frequenzbereich als Multiplikation der Komponenten der beiden Vektoren, Yd(T)H2, ausführt. Der so gebildete Spektralvektor ist in dieser Variante das Ausgangssignal des zweiten Filtersystems 23.
Die Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise mit einem Beamformer 50 verknüpfen, wie es in 6 dargestellt ist. Dazu werden die Signale der Mikrofone eines Mikrofon–Arrays, von jeweils einem Feedback-Canceller 10 verarbeitet.
Die Ausgangssignale aller Feedback-Canceller 10 werden sodann an den Beamformer 50 weitergegeben, der daraus mindestens ein Lautsprechersignal y(t) erzeugt, das von einem Lautsprecher 16 ausgegeben wird. In einer solchen Array-Anordnung ist die folgende Modifikation im Signalmanipulator 13 erforderlich. Der Ausgang des Signalmanipulators 13 ist nicht mehr identisch mit dem Lautsprechersignal y(t), da dieses nun von dem Beamformer 50 erzeugt wird.
Die Signalmanipulatoren 13 aller Feedback-Canceller 10 haben individuelle Eingangs- und Ausgangssignale. Das Lautsprechersignal y(t) ist dabei in allen Systemen identisch und wird vom Ausgang des Beamformers 50 allen Feedback-Cancellern 10 zur Verfügung gestellt.
In einem solchen Array-System lassen sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Feedback-Cancellers 10 und eines Beamformers 50 verknüpfen. Es erfolgt selbst dann ein einwandfreies Feedback-Cancelling, wenn sich der Lautsprecher 16 im Richtkegel des Mikrofon-Arrays befindet. Eventuelle Veränderungen des Richtkegels oder nichtlineare Verzerrungen durch den Beamformer 50 wirken sich nicht negativ auf die Leistung der Feedback-Canceller 10 aus, da sie im Signalfluß vor dem Beamformer 50 liegen.

10: Feedback-Canceller
11: Mikrofon, das ein Eingangssignal für einen Feed
: back-Canceller liefert
12: Analog-Digital-Wandler, der durch Abtastung und
: Digitalisierung ein Mikrofonsignal x(t) erzeugt
13: Signalmanipulator, der die erfindungsgemäßen Ver
: fahrensschritte ausführt und ein Mikrofonsignal
: y(t) erzeugt
14: Digital-Analog-Wandler, der das digitale Ausgangs
: signal des Signalmanipulators in ein Analogsignal
: verwandelt
15: Verstärker, der das Ausgangssignal des Digital-
: Analog-Wandlers verstärkt
16: Lautsprecher, der das verstärkte Ausgangssignal
: des Feedback-Cancellers ausgibt
21: erstes Filtersystem im Signalmanipulator (13), das
: eine Filterfunktion h1(t) berechnet und diese mit
: dem Lautsprechersignal y(t) faltet
22: Verzögerungsglied, das aus der Filterfunktion
: h1(t) eine äußere Signallaufzeit d zwischen Laut
: sprecher und Mikrofon ermittelt und das Lautspre
: chersignal um d verzögert und dabei y(t–d) erzeugt
23: zweites Filtersystem im Signalmanipulator (13), das
: eine Funktion h2(t) berechnet und diese mit dem
: verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) faltet
31: erster Fouriertransformator, der auf Frames der
: Länge 2n1 zur Zeit T ein Amplitudenspektrum X(T)
: aus dem Mikrofonsignal x(t) berechnet
32: zweiter Fouriertransformator, der auf Frames der
: Länge 2n1 zur Zeit T ein Amplitudenspektrum Y(T)
: des, Lautsprechersignals y(t) berechnet
33: erstes Rechenwerk, das zur Zeit T einen Spektral
: vektor M1(T) aus den Spektren X(T) und Y(T) des
: Mikrofon- bzw. Lautsprechersignals erzeugt
34: zweites Rechenwerk, das zur Zeit T einen Spektral
: vektor N1(T) aus dem Spektrum Y(T) des Lautspre
: chersignals erzeugt
35: drittes Rechenwerk, das zur Zeit T aus den Vekto
: ren M1(T) und N1(T) sowie einem Phasenvektor P ei
: nen Spektralvektor H1 berechnet
36: Transformator, der zur Zeit T durch inverse Fou
: riertransformation aus dem Spektralvektor H1 eine
: Filterfunktion h1(t) berechnet
37: Filter, das die Filterfunktion h1(t) mit dem
: Lautsprechersignal y(t) faltet
38: Maximumdetektor, der eine Stelle t = d detektiert,
: bei der h1(t) sein Maximum aufweist
41: Fouriertransformator, der auf Frames der Länge 2n2
: zur Zeit T ein Spektrum V(T) des vorverarbeiteten
: Mikrofonsignals v(t) berechnet
42: Fouriertransformator, der auf Frames der Länge 2n2
: zur Zeit T ein Amplitudenspektrum Yd(T) des verzö
: gerten Mikrofonsignals y(t–d) berechnet
43: Verzögerungsglied, das einen Spektralvektor Yc(T)
: erzeugt, indem es den Vektor Yd(T) um C verzögert,
: entsprechend der inneren Signallaufzeit ausge
: drückt in der Zeiteinheit von T
44: Rechenwerk, das zur Zeit T einen Spektralvektor
: M2(T) aus den Vektoren V(T), Yd(T) und Yc(T) er
: zeugt
45: Rechenwerk, das zur Zeit T einen Spektralvektor
: N2(T) aus dem Spektrum des verzögerten Lautspre
: chersignals Yd(T) erzeugt
46: Rechenwerk, das zur Zeit T aus den Spektralvekto
: ren M2(T) und N2(T) einen Spektralvektor H2 be
: rechnet
47: Transformator, der durch inverse Fouriertransfor
: mation aus dem Spektralvektor H2 eine Filterfunk
: tion h2 (t) berechnet
48: Filter, das die Filterfunktion h2 (t) mit dem ver
: zögerten Lautsprechersignal y(t – d) faltet
50: Beamformer, der die Signale mehrerer Mikrofone
: (Mikrofon-Array) zu einem Signal zusammenführt, so
: dass für das Mikrofon-Array eine Richtcharakteri
: stik entsteht
*: diskretes Faltungsprodukt einer Filterfunktion der
: maximalen Länge 2n1 bzw. 2n2 mit einem Zeitsignal
c: innere Signallaufzeit zwischen Mikrofon (11) und
: Lautsprecher (16) auf der Skala der Zeit t
C: innere Signallaufzeit zwischen Mikrofon (11) und
: Lautsprecher (16) auf der Skala der Zeit T
d: äußere Signallaufzeit zwischen Lautsprecher (16)
: und Mikrofon (11) auf der Skala Zeit t
f: Frequenz, die den Komponenten eines Spektralvek
: tors zugeordnet ist
H1: komplexwertiger Spektralvektor der Länge n1 zur
: Zeit T, aus dem durch inverse Fouriertransformation
: die Filterfunktion h1(t, T) hervorgeht
h1(t): Filterfunktion der maximalen Länge 2n1, die
: durch inverse Fouriertransformation aus H1
: hervorgeht
H2: komplexwertiger Spektralvektor der Länge n2,
: aus dem durch inverse Fouriertransformation
: die Filterfunktion h2(t) hervorgeht
h2(t): Filterfunktion der Länge 2n2, die zur Zeit T
: durch inverse Fouriertransformation aus H2
: hervorgeht
k1: Zeitkonstante (0 < k1 < 1) zur Berechnung von
: M1(T) und N1(T) in den Rechenwerken (33, 34)
k2: Zeitkonstante (0 < k2 < 1) zur Berechnung von
: M2(T) und N2(T) in den Rechenwerken (44, 45)
M1(T): komplexwertiger Spektralvektor der Länge n1
: zur Zeit T, dessen Komponenten das zeitliche
: Mittel (Zeitkonstante k1) des Produkts aus
: Mikrofonspektrum X(T) und komplex konjugiertem
: Lautsprecherspektrum Y*(T) darstellen
M2(T): komplexwertiger Spektralvektor der Länge n2
: zur Zeit T, dessen Komponenten das zeitliche
: Mittel (Zeitkonstante k2) von V(T) Yd*(T)–Yd(T)Yc*(T)
: darstellen
N1(T): reellwertiger Spektralvektor der Länge n1 zur
: Zeit T, dessen Komponenten das zeitliche Mit
: tel (Zeitkonstante k1) des Betragsquadrats
: des Lautsprecherspektrums darstellen
N2(T): reellwertiger Spektralvektor der Länge n2 zur
: Zeit T, dessen Komponenten das zeitliche Mit
: tel (Zeitkonstante k2) des Betragsquadrats
: des Spektrums des um die äußere Signallaufzeit
: d verzögerten Lautsprechersignals y(t–d)
: darstellen
n1: maximale Länge der Filterfunktion h1(t), Länge
: der Vektoren H1, M1(T), N1(T), X(T) und
: Y(T) sowie halbe Framelänge in den Fourier
: transformatoren (31, 32)
n2: maximale Länge der Filterfunktion h2(t), Länge
: der Vektoren H2, M2(T), N2(T), Yc(T),
: Yd(T, V(T, sowie Framelänge in den Fourier
: transformatoren (41, 42)
P: konstanter imaginärer Spektralvektor mit den
: Komponenten P(f) = exp(2πifc)(i = imaginäre Einheit,
: i² = –1)
t: Zeit, zu der ein Sprachsignal abgetastet wird
T: Zeit, zu der ein neuer Frame der Länge 2n1
: bzw. 2n2 aus einem Zeitsignal entsteht
v(t): vorverarbeitetes Mikrofonsignals zum
: Zeitpunkt t
V(T): komplexwertiger Spektralvektor der Länge n2
: zur Zeit T, dessen Komponenten das Spektrum
: des vorverarbeiteten Mikrofonsignalsignals
: v(t) darstellen
w(t): vorläufiges Lautsprechersignal, das durch
: formale Berücksichtigung der inneren Signal
: laufzeit c dem Lautsprechersignal y(t) = w(t–c)
: entspricht
x(t): abgetastetes, digitalisiertes Signal des
: Mikrofons (11) zum Zeitpunkt t,
X(T): komplexwertiger Vektor der Länge n1 zur Zeit
: T, dessen Komponenten das Spektrum des
: Mikrofonsignals darstellen
y(t): Lautsprechersignal zur Zeit t, das nach
: Wandlung zum Analogsignal den Lautsprecher (16)
: speist
Y(T): komplexwertiger Vektor der Länge n1 zur Zeit
: T, dessen Komponenten das Spektrum des
: Lautsprechersignals y(t) darstellen
Y*(T): komplex Konjugiertes von Y(T)
Yd(T): komplexwertiger Vektor der Länge n2 zur Zeit
: T, dessen Komponenten das Spektrum des um
: die äußere Laufzeit verzögerten Lautsprechersignals
: y(t–d) darstellen
Yc(T): = Yd(T–C), komplexwertiger Vektor der Länge
: n2 zur Zeit T, dessen Komponenten das um die
: innere Laufzeit C verzögerte Spektrum des um
: die äußere Laufzeit d verzögerten Lautsprechersignals
: y(t–d) darstellen,

Claims

Feedback-Canceller (10), bestehend aus einem Analog-Digital-Wandler (12), der das Signal eines Mikrofons (11) abtastet und digitalisiert, wobei ein Zeitsignal x(t) entsteht, das einem Signalmanipulator (13) zugeführt ist, welcher während einer inneren Signallaufzeit c ein Lautsprechersignal y(t) erzeugt, dieses in einem Digital-Analog-Wandler (14) in ein analoges Signal wandelt, in einem Verstärker (15) verstärkt und zu einem Lautsprecher (16) gibt, der ein Schallsignal erzeugt, das nach einer äußeren Signallaufzeit d, während derer das Schallsignal durch akustische Eigenschaften eines umgebenden Raumes veränderbar ist, das Mikrofon (11) als Feedback wieder erreicht, wobei der Signalmanipulator (13) dadurch gekennzeichnet ist, dass er zwei Filtersysteme (21, 23) enthält, von denen das erste Filtersystem (21) aus dem Lautsprechersignal y(t) und dem Mikrofonsignal x(t) eine Filterfunktion h1(t) berechnet, die nach Faltung mit dem Lautsprechersignal y(t) von dem Mikrofonsignal x(t) zu subtrahieren ist, wodurch ein vorverarbeitetes Mikrofonsignal v(t) entsteht, und das zweite Filtersystem (23) aus dem um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) und dem vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) eine Filterfunktion h2(t) berechnet, die nach Faltung mit dem verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) von dem vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) zu subtrahieren ist, wodurch ein vorläufiges Lautsprechersignal w(t) entsteht, welches bis auf die innere Signalverzögerung c dem auszugebenden Lautsprechersignal y(t) = w(t–c) entspricht.
Feedback-Canceller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Filterfunktion h1(t) des ersten Filtersystems (21) in einem Verzögerungsglied (22) die äußere Signallaufzeit d zu ermitteln ist, um welche das Verzögerungsglied (22) das Lautsprechersignal y(t) verzögert, bevor dieses in das zweite Filtersystem (23) eintritt.
Feedback-Canceller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied (22) mit Hilfe eines Maximumdetektors (38) eine Stelle t = d des Maximums der Filterfunktion h1(t) detektiert und das Lautsprechersignal y(t) um eben dieses d zu y(t–d) verzögert.
Feedback-Canceller nach einem der ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtersystem (21) das ungefilterte Mikrofonsignal ausgibt, also v(t) = x(t) gilt, und die Filterfunktion h1(t) allein zur Bestimmung der äußeren Signallaufzeit d im Verzögerungsglied (22) zu verwenden ist.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Filtersystem (21) die Filterfunktion h1(t) durch inverse Fouriertransformation eines quasistationären Spektralvektors H1 entsteht, welcher als Differenz eines Quotienten M1(T)/N1(T) und einem zeitunabhängigem, rein imaginären Vektor P entsteht, wobei M1(T) und N1(T) aus den mittels Fouriertransformation aus dem Mikrofonsignal x(t) und dem Lautsprechersignal y(t) gebildeten Mikrofonspektrum X(T) und Lautsprecherspektrum Y(T) zu berechnen sind und P ein Spektralvektor mit den Frequenzkomponenten P(f) = exp(2πifc) ist, wobei c die innere Signallaufzeit und i die imaginäre Einheit i² = –1 bezeichnet.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt T die Spektren X(T) und Y(T) in Fouriertransformatoren (31) und (32) aus 2n1 Samples der Zeitsignale x(t) und y(t) entstehen, woraus durch zeitliche Mittelung mit einer Zeitkonstanten k1 die Spektren M1(T) und N1(T) entstehen, wobei N1(T) das zeitliche Mittel des Produkts des Lautsprecherspektrums Y(T) mit seinem komplex Konjugiertem, Y*(T), ist und M1(T) als zeitliches Mittel des Produkts von Y*(T) und dem Mikrofonspektrum X(T) entsteht.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfunktion h1(t) durch Fortlassen von Komponenten mit negativem Zeitindex t auf eine Länge kleiner als 2n1 verkürzt wird, bevor h1(t) mit dem Lautsprechersignal y(t) gefaltet wird, wodurch nach Subtraktion des Faltungsergebnisses vom Mikrofonsignal x(t) das vorverarbeitete Mikrofonsignal v(t) entsteht.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Filtersystem (23) durch Fouriertransformation aus jeweils 2n2 Samples des vorverarbeiteten Mikrofonsignals v(t) ein Spektrum V(T) sowie aus dem um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) ein Spektrum Yd(T) entsteht, wobei n2 kleiner n1 ist.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Verzögerungsglieds (43) zum Zeitpunkt T ein Spektrum Yc(T) des um die innere Signallaufzeit c verzögerten Spektrums des Mikrofonsignals y(t) entsteht und aus diesem, dem Spektrum V(T) des vorverarbeiteten Mikrofonsignals sowie dem Spektrum Yd(T) des um die äußere Signallaufzeit verzögerten Lautsprechersignals durch zeitliche Mittelung mit Hilfe einer Zeitkonstanten k2 ein Spektrum M2(T) zu bilden ist, sowie aus Yd(T) mit durch zeitliche Mittelung Hilfe derselben Zeitkonstante k2 ein Spektrum N2(T) entsteht, wobei k2 > k1 gilt, und sodann aus M2(T) und N2(T) ein Spektralvektor H2 entsteht, der der Fouriertransformierten der Filterfunktion h2(t) entspricht.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spektralvektor H2 als Quotient M2(T)/N2(T) entsteht, wobei M2 das zeitliche Mittel von Yd*(T)V(T)–Yd(T)Yc*(T) und N2(T) das zeitliche Mittel von Yd*(T)Yd(T) ist, wobei Yd*(T) jeweils das komplex konjugierte Spektrum des um die äußere Signallaufzeit verzögerten Lautsprechersignals y(t–d) darstellt.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch komponentenweise Multiplikation von H2 mit Yd(T) und anschließender Subtraktion dieses Produkts vom Spektrum V(T) des vorverarbeiteten Mikrofonsignals ein Spektrum W(T) = V(T)–Yd(T)H2 entsteht, das dem Spektrum des vorläufigen Lautsprechersignals entspricht, welches durch inverse Fouriertransformation zum Zeitsignal w(t) wird, welches nach Berücksichtigung der inneren Signallaufzeit c als y(t) = w(t–c) dem auszugebenden Lautsprechersignal entspricht.
Feedback-Canceller nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch inverse Fouriertransformation des Spektrums H2 die Filterfunktion h2 (t) entsteht, welche durch Fortlassen von Komponenten mit negativem Zeitindex t auf eine Länge kleiner 2n2 zu verkürzen ist und sodann mit dem um die äußere Signallaufzeit d verzögerten Lautsprechersignal y(t–d) zu falten ist, wobei nach Subtraktion des Faltungsresultats vom vorverarbeiteten Mikrofonsignal v(t) das vorläufige Lautsprechersignal w(t) entsteht, welches nach Berücksichtigung der inneren Signallaufzeit c dem auszugebenden Lautsprechersignal y(t) = w(t–c) entspricht.
Mehrkanaliges Feedback-Cancelling-System, bestehend aus mindestens zwei Feedback-Cancellern (10) jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 14, an deren Eingängen die Signale jeweils eines Mikrofons (11) anliegen und die ihre Ausgangssignale an einen Beamformer (50) geben, wodurch die Anordnung der Mikrofone. (11) (Mikrofon-Array) eine Richtcharakteristik erhält, der Beamformer (50) aus den Signalen jeweils eines Feedback-Cancellers (10) mindestens ein Ausgangssignal erzeugt, das an einen Lautsprecher (16) zu gegeben ist und das in den Feedback-Cancellern (10) als Lautsprechersignal y(t) dient.