DE102008014299A1 - Microphone i.e. UM930-Twin microphone, has microphone capsules in housing, and acoustical impedance sensor staying in connection with processor i.e. digital signal process, for signal processing and displacement determination - Google Patents

Microphone i.e. UM930-Twin microphone, has microphone capsules in housing, and acoustical impedance sensor staying in connection with processor i.e. digital signal process, for signal processing and displacement determination Download PDF

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Abstract

The microphone has microphone capsules in housing and an acoustical impedance sensor integrated into the microphone. The sensor determines individual acoustic field components in displacement (r) and direction to an acoustic source. Value and phase of acoustical impedance (Z) are indicated. The acoustical impedance is provided as a vector value of direction of sound waves incident on the microphone. The sensor stays in connection with a processor i.e. digital signal process, for signal processing and displacement determination. An independent claim is also included for a method for processing of measured acoustic signal for displacement measurement of an acoustic source using a microphone.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrofon mit entfernungsabhängiger Selektivität und ein Verfahren zur Verarbeitung von gemessenen Schallsignalen zur Entfernungsbestimmung von Schallquellen, wobei das Mikrofon ein Gehäuse mit zwei Mikrofonkapseln enthält.The The invention relates to a microphone with distance-dependent Selectivity and a method of processing measured Sound signals for determining the distance of sound sources, wherein the microphone contains a housing with two microphone capsules.

Für den Einsatz kann ein in den 1 und 2 dargestelltes, bekanntes Mikrofon 1, das UM930-TWIN, das zwei Ausgänge besitzt, verwendet werden, wobei die Ausgänge die Signale des Schalldruckes und der Schalldruckdifferenz gleichzeitig zur digitalen Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen. intern enthält das Gehäuse 2 des Mikrofons 1 zwei komplette Mikrofone mit zwei Mikrofonkapseln 3, 4, die dicht in einer Distanz Δx nebeneinander montiert sind.For use can be in the 1 and 2 shown, known microphone 1 , the UM930-TWIN, which has two outputs, are used, the outputs provide the signals of the sound pressure and the sound pressure difference simultaneously for digital further processing. internally contains the housing 2 of the microphone 1 two complete microphones with two microphone capsules 3 . 4 , which are mounted close together at a distance Δx.

Aus der Physik der Schallabstrahlung ist bekannt, dass im Nahbereich eines Punktstrahlers, der Schalldruckpegel nicht dem Schallschnellepegel entspricht. Außerdem besteht im Nahbereich einer Schallquelle eine Phasendifferenz zwischen der Schallschnelle und dem Schalldruck.Out The physics of sound radiation is known to be at close range a spotlight, the sound pressure level not the sound velocity level equivalent. In addition, there is a sound source in the vicinity a phase difference between the sound velocity and the sound pressure.

Außerdem erlaubt der Aufbau des Mikrofons 1 in Verbindung mit einer digitalen Signalverarbeitungs-Einrichtung Richtcharakteristiken zu formen und Schallfeldanteile entsprechend ihres Schalleinfallswinkels zu bewerten, wie in der Druckschrift Fellbaum, K.: Tagungsband der 18. Konferenz ESSV2007 Cottbus beschrieben ist.In addition, the structure of the microphone allows 1 in conjunction with a digital signal processing device to form directional characteristics and to evaluate sound field components according to their sound incidence angle, as in the document Fellbaum, K .: Proceedings of the 18th Conference ESSV2007 Cottbus is described.

Weitere Mikrofone und Funktionsweisen sind in den Druckschriften Görne, T.: Mikrofone in Theorie und Praxis, 1994, Elektor-Verlag GmbH Aachen , und Eargle, J.: The Microfone Book, 2001, by Butterworth-Heinemann , beschrieben.Other microphones and functionalities are in the publications Görne, T .: Microphones in Theory and Practice, 1994, Elektor-Verlag GmbH Aachen , and Eargle, J .: The Microfone Book, 2001, by Butterworth-Heinemann , described.

Bei der Schallaufnahme mit Mikrofonen stören oft unerwünschte Nebengeräusche, die oft von Schallquellen aus größeren Entfernungen stammen.at The sound recording with microphones often interfere with unwanted Noise, often from sound sources from larger ones Distances come.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikrofon mit entfernungsabhängiger Selektivität und ein Verfahren zur Verarbeitung von gemessenen Schallsignalen zur Entfernungsbestimmung von Schallquellen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass durch digitale Signalverarbeitung die Schallfeldanteile aus einem Nahbereich eines Mikrofons von denen aus einem Fernbereich getrennt werden können. Die Unterschiede zwischen Schalldruck und Schallschnelle sollen dazu ausgenutzt werden, die Mikrofonsignale zu analysieren, die Entfernung zur Schallquelle zu bestimmen und entsprechend dem Analyseergebnis in ihrer Amplitude zu bewerten. Es soll auch eine Verbesserung des Abstandes zwischen Sprach- und Störsignal herbeigeführt werden.Of the Invention is based on the object, a microphone with distance-dependent Selectivity and a method of processing measured Indicate sound signals for distance determination of sound sources, which are formed so suitable that by digital signal processing the sound field components from a close range of a microphone of those can be separated from a remote area. The differences Between sound pressure and Schallschnelle should be exploited, the To analyze microphone signals, the distance to the sound source to determine and according to the analysis result in their amplitude to rate. It should also improve the distance between Speech and interference signal can be brought about.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.The The object is achieved by the features of claims 1 and 4 solved.

In dem Mikrofon mit entfernungsabhängiger Selektivität mit mindestens zwei Mikrofonkapseln, enthaltend ein Gehäuse mit mindestens zwei Mikrofonkapseln, ist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 zusätzlich ein Schallimpedanzsensor integriert, über den einzelne Schallfeldkomponenten in ihrer Entfernung und Richtung zur Schallquelle bestimmbar sind, wobei der Betrag und die Phase der Schallimpedanz angeben, in welcher Entfernung sich das Mikrofon von der Schallquelle befindet, wobei. die Schallimpedanz als vektorielle Größe die Richtung der am Mikrofon einfallenden Schallwellen anzeigt, wobei der Schallimpedanzsensor mit einem Prozessor in Form eines Digitalsignalprozessors – DSP – zur Signalverarbeitung und Entfernungsbestimmung in Verbindung steht.In the microphone with distance-dependent selectivity with at least two microphone capsules containing a housing with at least two microphone capsules, is according to the Characteristic part of claim 1 additionally a sound impedance sensor integrated, over the individual sound field components in their distance and direction to the sound source are determinable, wherein the magnitude and the phase of the acoustic impedance indicate in which Distance the microphone is from the sound source, where. the sound impedance as vectorial magnitude the direction indicates the incident on the microphone sound waves, wherein the sound impedance sensor with a processor in the form of a digital signal processor - DSP - to Signal processing and distance determination is related.

Im Mikrofon kann bereits eine erste analoge Signalvorverarbeitung stattfinden, wobei an einem ersten Ausgang des Mikrofons immer die Summe der Signale von Schalldruck und Schallschnelle (Niere nach vorn) anliegt und an einem zweiten Ausgang dagegen vielfältig konfiguriert wird, wahlweise

  • – nur der Schalldruck (Kugel) oder
  • – nur die Schallschnelle (Acht) oder
  • – Schalldruck minus Schallschnelle (Niere nach hinten).
A first analog signal preprocessing can already take place in the microphone, the sum of the signals from sound pressure and sound velocity (kidney forward) always being present at a first output of the microphone, and a variety being configured at a second output, optionally
  • - only the sound pressure (sphere) or
  • - only the speed of sound (Eight) or
  • - Sound pressure minus sound velocity (kidney to the back).

Durch eine Nachbearbeitung der Mikrofonsignale mit einem DSP sind wahlweise realisierbar:

  • – eine kontinuierliche Einstellung der Richtcharakteristik zwischen Kugel, breite Niere, Niere, Superniere, Hyperniere und Acht,
  • – eine Drehung der Nullstellen im Richtdiagramm auf unerwünschte Störgeräusche,
  • – eine Veränderung der Übertragungsfunktion des Mikrofons wahlweise Linearisierung der Frequenz- und Phasengänge,
  • – eine Klangveränderung durch nichtlineare Übertragungsfunktionen z. B. durch die nichtlineare Kennlinie einer Vakuumröhre oder Berücksichtigung der Hysteresiskurve eines Ausgangstransformators und
  • – eine Analyse der Schalleinfallsrichtung und Bewertung der Mikrofonsignalanteile je nach Schalleinfallswinkel.
A post-processing of the microphone signals with a DSP can optionally be realized:
  • A continuous adjustment of the directional characteristic between sphere, broad kidney, kidney, supercardioid, hypercardioid and eight,
  • A rotation of the zeros in the directional diagram to unwanted noise,
  • - a change in the transfer function of the microphone optionally linearization of the frequency and Phase transitions
  • A sound change due to non-linear transfer functions z. B. by the non-linear characteristic of a vacuum tube or taking into account the hysteresis of an output transformer and
  • - An analysis of the direction of sound incidence and evaluation of the microphone signal components depending on the sound incidence angle.

Das Verfahren zur Verarbeitung von gemessenen Schallsignalen zur Entfernungsbestimmung von Schallquellen mittels des vorgenannten Mikrofons nach den Ansprüchen 1 bis 3,
weist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 4 folgende Schritte auf:

  • – Ermittlung des Schalldrucks,
  • – Ermittlung der Schallschnelle indirekt über den Schalldruckgradienten durch Berechnung,
  • – Berechnung der Impedanz aus Schalldruck und Schallschnelle,
wobei aus einem Vergleich zwischen Schallschnellepegel und Schalldruckpegel eine Bestimmung der Entfernung des Mikrofons zu mindestens einer Schallquelle durchgeführt wird.The method for processing measured sound signals for determining the distance of sound sources by means of the aforementioned microphone according to claims 1 to 3,
according to the characterizing part of patent claim 4 has the following steps:
  • - determination of the sound pressure,
  • - determination of the sound velocity indirectly via the sound pressure gradient by calculation,
  • - calculation of the impedance from sound pressure and sound velocity,
wherein a determination of the distance of the microphone to at least one sound source is performed from a comparison between sound velocity level and sound pressure level.

Der Schalldruckgradient im Schallfeld resultiert aus den Kräften, die zur Beschleunigung der „Luftteilchen” (F = ma) notwendig sind, wobei mit der Dichte der Luft ρ0 die Beschleunigung nach Gleichung

Figure 00040001
festgelegt wird, wobei
der Schalldruckgradient grad p durch die zwei in der Distanz Δx angebrachten als Mikrofonkapseln ausgebildeten Druckmikrofone erfasst wird, wobei für die diskrete Mikrofondistanz Δx die Bedingung eingehalten wird, dass sich der Schalldruckgradienten dp / dx durch den Schalldruckdifferenzenquotienten Δp / Δx näherungsweise
Figure 00040002
darstellen lasst, wobei meist eine Distanz von Δx ≤ λ6 für die höchste Signalfrequenz ausreicht, und
wobei durch zeitliche Integration der Schalldruckdifferenz die Schallschnelle aus der Gleichung [V] nach folgender Gleichung berechnet wird:
Figure 00050001
und mit dem Schalldruck p zwischen den zwei Druckmikrofonen in den Mikrofonkapseln
Figure 00050002
und der Schallschnelle v die Impedanz Z einzelner Schallfeldanteile berechnet wird.The sound pressure gradient in the sound field results from the forces necessary to accelerate the "air particles" (F = ma), with the density of the air ρ 0 being the acceleration according to equation
Figure 00040001
is set, where
the sound pressure gradient grad p is detected by the two mounted in the distance .DELTA.x trained as microphone capsules pressure microphones, wherein for the discrete microphone distance .DELTA.x the condition is met, that the sound pressure gradient dp / dx by the sound pressure difference quotient .DELTA.p / .DELTA.x approximately
Figure 00040002
let represent, being usually a distance from Δx ≤ λ 6 is sufficient for the highest signal frequency, and
whereby, by temporal integration of the sound pressure difference, the sound velocity is calculated from the equation [V] according to the following equation:
Figure 00050001
and with the sound pressure p between the two pressure microphones in the microphone capsules
Figure 00050002
and the sound velocity v the impedance Z of individual sound field components is calculated.

Durch eine digitale Signalverarbeitung werden die Mikrofonsignale in ihre spektralen Komponenten zerlegt und aus dem Analyseergebnis die Richtung und der Abstand einzelner Schallfeldanteile zur Schallquelle bestimmt, wobei aus der Information über den Abstand und der Richtung der einzelnen Schallfeldkomponenten die Signalanteile unerwünschter Schallquellen unterdrückt oder besonders gewünschte Signalanteile hervorgehoben werden.By a digital signal processing, the microphone signals in their spectral components decomposed and from the analysis result the direction and determines the distance of individual sound field components to the sound source, being from the information about the distance and the direction the individual sound field components, the signal components unwanted Sound sources suppressed or particularly desired Signal components are highlighted.

Die Gleichheit und die Unterschiede zwischen den Mikrofonsignalen entscheiden darüber, nach welchem Signalanalyseverfahren die Signalanteile voneinander getrennt werden.The Equality and the differences between the microphone signals decide about which signal analysis method the signal components be separated from each other.

Folgendes erstes Signalanalyseverfahren kann zum Einsatz kommen:
Die Signale der Schallschnelle sind in ihren Beträgen winkelabhängig, wobei durch Pegelvergleich mit dem winkelunabhängigen Schalldrucksignal eine Trennung der Signalanteile von vorn und von der Seite durchgeführt wird und wobei die einzelnen Signale in ihre spektralen Anteile zerlegt und je nach Frequenz oder Frequenzband richtungsabhängig bewertet werden.
The following first signal analysis method can be used:
The signals of the sound velocity are dependent on the angle, wherein by level comparison with the angle-independent sound pressure signal, a separation of the signal components from the front and from the side is performed and the individual signals are broken down into their spectral components and evaluated depending on the direction or frequency depending on the frequency band.

Folgendes zweites Signalanalyseverfahren kann zum Einsatz kommen:
Die Signale unterscheiden sich in ihrer Laufzeit zwischen den einzelnen Mikrofonkapseln, wobei durch eine Kreuzkorrelation die Laufzeitdifferenz bestimmt wird, wobei eine zeitliche Struktur der Signale dafür vorgesehen wird, um eine Signaltrennung herbeizuführen.
The following second signal analysis method can be used:
The signals differ in their transit time between the individual microphone capsules, whereby by a Cross-correlation, the delay difference is determined, wherein a temporal structure of the signals is provided to cause a signal separation.

Folgendes drittes Signalanalyseverfahren kann zum Einsatz kommen:
Über die Kohärenz der Signalanteile wird ermittelt, ob die Signale vom Direktschall oder vom störenden diffusen Nachhall dominiert werden.
The following third signal analysis method can be used:
The coherence of the signal components determines whether the signals are dominated by direct sound or by disturbing diffuse reverberation.

Folgendes viertes Signalanalyseverfahren kann zum Einsatz kommen:
Durch einen Phasenvergleich zwischen Schalldruck und Schallschnelle wird zwischen ebenen und stehenden Wellen unterschieden, wobei in einer ebenen Welle, bei Direktschall, der Phasenwinkel zwischen Schalldruck und Schallschnelle 0 Grad ist und in einer stehenden Welle ein Phasenwinkel von 90 Grad vorhanden ist.
The following fourth signal analysis method can be used:
A phase comparison between sound pressure and sound velocity distinguishes between plane and standing waves, whereby in a plane wave, in direct sound, the phase angle between sound pressure and sound velocity is 0 degrees and in a standing wave there is a phase angle of 90 degrees.

Eine Verschärfung der Richtcharakteristik über die Hyperniere hinaus kann nur durch Analyse der Signale und die Trennung der Signale in einzelne Komponenten erreicht werden.A Tightening of the directional characteristic over the Hypercardioid can only do so by analyzing the signals and the separation the signals are achieved in individual components.

Die Trennung der Signale kann zeitlich oder frequenzmäßig durchgeführt werden.The Separation of the signals can be time or frequency be performed.

Die Schalleinfallsrichtung einzelner Signalanteile kann durch Signalanalyse bestimmt werden.The Sound incidence direction of individual signal components can be analyzed by signal analysis be determined.

Durch eine anschließende richtungsabhängige Bewertung können einzelne Signalanteile verstärkt oder gedämpft werden.By a subsequent directional rating Single signal components can be amplified or attenuated become.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikrofon kann gleichzeitig zum Schalldruck die Schallschnelle aufgenommen werden, wobei aus einem Vergleich zwischen Schallschnellepegel und Schalldruckpegel eine Bestimmung der Entfernung des Mikrofons zur Schallquelle durchgeführt werden kann.With The microphone according to the invention can simultaneously for sound pressure the sound velocity are recorded, being off a comparison between sound velocity level and sound pressure level a determination of the distance of the microphone to the sound source performed can be.

Bei mehreren Schallquellen mit digitaler Signalverarbeitung können die Mikrofonsignale in ihre spektralen Anteile zerlegt werden und diese entsprechend der ermittelten Entfernung zur Schallquelle bewertet werden.at multiple sound sources with digital signal processing the microphone signals are decomposed into their spectral components and these are evaluated according to the determined distance to the sound source.

Die Mikrofonsignale von Schallquellen können im Nahbereich des Mikrofons von Signalen von Schallquellen aus größere Entfernung getrennt werden.The Microphone signals from sound sources may be in close range of the microphone of signals from sound sources larger Distance to be separated.

Mit dem mit zwei Mikrofonkapseln versehenen Mikrofon sind die hardwaremäßigen Voraussetzungen geschaffen, gleichzeitig Schalldruck und Schalldruckdifferenz aufzunehmen. Aus diesen beiden Größen kann in einer nachfolgenden Signalverarbeitung die Impedanz der einzelnen Schallfeldanteile berechnet werden und entsprechend ihrer Impedanz voneinander getrennt werden, so dass aus der Abhängigkeit der Impedanz von der Entfernung, die Entfernung der Schallquelle vom Mikrofon bestimmt werden kann.With The microphone provided with two microphone capsules are the hardware ones Conditions created, at the same time sound pressure and sound pressure difference take. From these two sizes can in a subsequent signal processing the impedance of the individual Sound field components are calculated and according to their impedance be separated from each other, so that out of dependence the impedance of the distance, the distance of the sound source can be determined by the microphone.

Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.further developments and further embodiments of the invention are in subclaims specified.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.The Invention is based on an embodiment by means of explained in more detail several drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine komplette Mikrofonanlage mit Halterungseinrichtung nach dem Stand der Technik, 1 a complete microphone system with holding device according to the prior art,

2 ein Mikrofon mit zwei Mikrofonkapseln und abgehenden Anschlüssen nach dem Stand der Technik nach 1 und 2 a microphone with two microphone capsules and outgoing terminals according to the prior art after 1 and

3 eine Impedanz-Entfernungs-Charakteristik des Schallimpedanzsensors. 3 an impedance-distance characteristic of the acoustic impedance sensor.

In 1 und 2 ist ein Mikrofon 1 mit entfernungsabhängiger Selektivität mit mindestens zwei Mikrofonkapseln 3, 4 in einem Gehäuse 2 dargestellt.In 1 and 2 is a microphone 1 with distance-dependent selectivity with at least two microphone capsules 3 . 4 in a housing 2 shown.

Erfindungsgemäß ist im Mikrofon zusätzlich ein Schallimpedanzsensor integriert, über den einzelne Schallfeldkomponenten in ihrer Entfernung und Richtung zu mindestens einer Schallquelle bestimmbar sind, wobei der Betrag und die Phase der Schallimpedanz angeben, in welcher Entfernung r sich das Mikrofon 1 von der Schallquelle befindet, wobei die Schallimpedanz als vektorielle Größe die Richtung der am Mikrofon 1 einfallenden Schallwellen anzeigt, wobei der Schallimpedanzsensor mit einem Prozessor in Form eines Digitalsignalprozessors zur Signalverarbeitung und Entfernungsbestimmung in Verbindung steht.According to the invention, a sound impedance sensor is additionally integrated in the microphone, via which individual sound field components can be determined in their distance and direction to at least one sound source, wherein the magnitude and the phase of the sound impedance indicate at what distance r the microphone 1 is located from the sound source, where the sound impedance as a vectorial magnitude the direction of the microphone 1 indicating incident sound waves, wherein the acoustic impedance sensor with a processor in the form of a digital gnalprozessors for signal processing and distance determination is in communication.

Im Mikrofon 1 findet bereits eine erste analoge Signalvorverarbeitung statt, wobei an einem ersten Ausgang des Mikrofons 1 immer die Summe der Signale von Schalldruck und Schallschnelle (Niere nach vorn) anliegt und an einem zweiten Ausgang dagegen vielfältig konfiguriert wird, wahlweise

  • – nur der Schalldruck (Kugel) oder
  • – nur die Schallschnelle (Acht) oder
  • – Schalldruck minus Schallschnelle (Niere nach hinten).
In the microphone 1 already takes place a first analog signal preprocessing, wherein at a first output of the microphone 1 always the sum of the signals of sound pressure and sound velocity (kidney forward) is present and on a second output contrast manifold configuration, optional
  • - only the sound pressure (sphere) or
  • - only the speed of sound (Eight) or
  • - Sound pressure minus sound velocity (kidney to the back).

Durch eine Nachbearbeitung der Mikrofonsignale mit einem Digitalsignalprozessor – DSP – sind wahlweise realisierbar:

  • – eine kontinuierliche Einstellung der Richtcharakteristik zwischen Kugel, breite Niere, Niere, Superniere, Hyperniere und Acht,
  • – eine Drehung der Nullstellen im Richtdiagramm auf unerwünschte Störgeräusche,
  • – eine Veränderung der Übertragungsfunktion des Mikrofons wahlweise Linearisierung der Frequenz- und Phasengänge,
  • – eine Klangveränderung durch nichtlineare Übertragungsfunktionen z. B. durch die nichtlineare Kennlinie einer Vakuumröhre oder Berücksichtigung der Hysteresiskurve eines Ausgangstransformators und
  • – eine Analyse der Schalleinfallsrichtung und Bewertung der Mikrofonsignalanteile je nach Schalleinfallswinkel.
By post-processing of the microphone signals with a digital signal processor - DSP - can be realized either:
  • A continuous adjustment of the directional characteristic between sphere, broad kidney, kidney, supercardioid, hypercardioid and eight,
  • A rotation of the zeros in the directional diagram to unwanted noise,
  • A change in the transfer function of the microphone optionally linearization of the frequency and phase responses,
  • A sound change due to non-linear transfer functions z. B. by the non-linear characteristic of a vacuum tube or taking into account the hysteresis of an output transformer and
  • - An analysis of the direction of sound incidence and evaluation of the microphone signal components depending on the sound incidence angle.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von gemessenen Schallsignalen zur Entfernungsbestimmung von Schallquellen mittels eines Mikrofons 1 weist folgende Schritte auf:

  • – Ermittlung des Schalldrucks,
  • – Ermittlung der Schallschnelle indirekt über den Schalldruckgradienten durch Berechnung,
  • – Berechnung der Impedanz aus Schalldruck und Schallschnelle,
wobei aus einem Vergleich zwischen Schallschnellepegel und Schalldruckpegel eine Abschätzung der Entfernung des Mikrofons zur Schallquelle durchgeführt wird.The inventive method for processing measured sound signals for determining the distance of sound sources by means of a microphone 1 has the following steps:
  • - determination of the sound pressure,
  • - determination of the sound velocity indirectly via the sound pressure gradient by calculation,
  • - calculation of the impedance from sound pressure and sound velocity,
wherein an estimate of the distance of the microphone to the sound source is made from a comparison between sound velocity level and sound pressure level.

Im Allgemeinen ist aus der technischen Akustik ist bekannt, dass in einer akustischen Welle neben dem Schalldruck p auch eine Schallschnelle v → vorhanden ist.in the Generally it is known from the technical acoustics that in an acoustic wave in addition to the sound pressure p and a sound velocity v → present is.

Die Erfindung nutzt die Existenz der beiden Größen aus.The Invention uses the existence of the two sizes out.

Der Schalldruck p verringert sich bei einem Punktstrahler mit der Entfernung r von der Schallquelle nach Gleichung

Figure 00090001
The sound pressure p decreases with a distance radiator with the distance r from the sound source according to equation
Figure 00090001

Die Schallschnelle v verringert sich dagegen mit ihrem Abstand r zur Schallquelle nach Gleichung

Figure 00090002
On the other hand, the sound velocity v decreases with its distance r to the sound source according to the equation
Figure 00090002

Wird die spezifische Impedanz

Figure 00090003
als Funktion der Entfernung r, wie in 3 betrachtet, müssen zwei Bereiche unterschieden werden:

  • 1. kr < 1 Nahbereich N und
  • 2. kr > 1 Fernbereich F
Will the specific impedance
Figure 00090003
as a function of the distance r, as in 3 considered, two areas have to be distinguished:
  • 1. kr <1 near-field N and
  • 2. kr> 1 long range F

Im Nahbereich N gilt nach Gleichung: Z = jσ0ckr. [III] At close range N, the following equation applies: Z = jσ 0 ckr. [III]

Die Impedanz Z ist abhängig vom Abstand r zur Schallquelle. Im Nahbereich wächst |Z| mit wachsender Entfernung zur Schallquelle proportional zum Abstand r. In der Impedanz-Abstand-Charakteristik ist eine ansteigende Gerade vorhanden.The impedance Z is dependent on the distance r to the sound source. In the vicinity grows | Z | with increasing distance to the sound source proportional to the distance r. In the impedance-distance characteristic is a rising straight line available.

Die Impedanz ist rein imaginär.The Impedance is purely imaginary.

Erreicht der Abstand r die Entfernung im Bereich um kr = 0, vollzieht sich in 3 ein Wechsel in den Fernbereich F.If the distance r reaches the distance in the range around kr = 0, it completes in 3 a change in the far range F.

Im Fernbereich F gilt nach Gleichung

Figure 00100001
In the far range F applies according to equation
Figure 00100001

Die Impedanz ist reell. In der Impedanz-Abstand-Charakteristik ist eine konstante Gerade parallel zur r-Koordinate vorhanden.The Impedance is real. In the impedance-distance characteristic is a constant straight line parallel to the r-coordinate.

Ein Mikrofon, welches neben dem Schalldruck auch die Impedanz des Schallfeldes erfasst, erfordert zum eigentlichen Schalldrucksensor einen weiteren Sensor für die Schallschnelle. Mikrofone, die die Schallschnelle erfassen, lassen sich in der Praxis nur sehr schwer realisieren. Deshalb wird die Schallschnelle meistens indirekt über den Schalldruckgradienten ermittelt.One Microphone, which in addition to the sound pressure and the impedance of the sound field recorded, requires the actual sound pressure sensor another Sensor for the speed of sound. Microphones that speed the sound It is very difficult to realize in practice. Therefore, the speed of sound is usually over indirectly determines the sound pressure gradient.

Der Schalldruckgradient im Schallfeld resultiert aus den Kräften, die zur Beschleunigung der „Luftteilchen” (F = ma) notwendig sind. Mit der Dichte der Luft ρ0 wird die Beschleunigung nach Gleichung

Figure 00100002
The sound pressure gradient in the sound field results from the forces necessary to accelerate the "air particles" (F = ma). With the density of air ρ 0 , the acceleration becomes equation
Figure 00100002

Der Schalldruckgradient grad p kann durch die zwei in der Distanz Δx angebrachten Druckmikrofone erfasst werden. Für die diskrete Mikrofondistanz Δx muss die Bedingung eingehalten werden, dass sich der Schalldruckgradienten dp / dx durch den Schalldruckdifferenzenquotienten Δp / Δx näherungsweise

Figure 00100003
darstellen lässt. In der Mikrofonpraxis reicht dazu meist eine Distanz von Δx ≤ λ6 für die höchste Signalfrequenz aus.The sound pressure gradient grad p can be detected by the two pressure microphones mounted at the distance Δx. For the discrete microphone distance Δx, the condition must be maintained that the sound pressure gradient dp / dx approximates by the sound pressure difference quotient Δp / Δx
Figure 00100003
let represent. In the microphone practice, this usually lasts a distance of Δx ≤ λ 6 for the highest signal frequency.

Durch zeitliche Integration der Schalldruckdifferenz kann die Schallschnelle aus der Gleichung [V] nach folgender Gleichung berechnet werden.By temporal integration of the sound pressure difference can be the speed of sound can be calculated from the equation [V] according to the following equation.

Figure 00100004
Figure 00100004

Mit dem Schalldruck zwischen den zwei Druckmikrofonen in den Mikrofonkapseln

Figure 00110001
und der Schallschnelle v kann die Impedanz Z einzelner Schallfeldanteile berechnet werden.With the sound pressure between the two pressure microphones in the microphone capsules
Figure 00110001
and the sound velocity v, the impedance Z of individual sound field components can be calculated.

Im Bereich der Mikrofontechnik hat sich die digitale Signalverarbeitung noch nicht durchgesetzt. Erste Mikrofone mit integriertem Digital-Signal-Prozessor (DSP) sind zwar bekannt, aber der DSP hat in diesen Mikrofonen in erster Linie die Aufgabe, den großen Dynamikbereich, den klassische Analogmikrofone besitzen, in einen qualitativ äquivalenten digitalen Datenstrom zu wandeln. Die besten verfügbaren Analog-Digital-Wandler (ADC) besitzen einen Signal-Rauschabstand von ca. 120 dB, der für hochwertige Mikrofone nicht ausreicht. Deshalb wird der große Pegelbereich der analogen Mikrofone, der heute bis über 150 dB, insbesondere bei Messmikrofonen reichen kann, auf zwei oder mehrere ADCs in ihrem Pegelbereich verteilt und über einen DSP miteinander verrechnet.in the The field of microphone technology has become the digital signal processing not yet enforced. First microphones with integrated digital signal processor (DSP) are known, but the DSP has in these microphones in first and foremost the task, the large dynamic range, the classic analog microphones have, in a qualitatively equivalent to convert digital data stream. The best available Analog-to-digital converters (ADC) have a signal-to-noise ratio of about 120 dB, which is not sufficient for high quality microphones. Therefore, the large level range of analog microphones, today up to more than 150 dB, especially with measuring microphones can range to two or more ADCs in their level range and charged to each other via a DSP.

Das zweikanalige Mikrofon UM930-TWIN besitzt zwei Mikrofonkapseln, die in einer Distanz von Δx montiert sind. Die Signale beider Mikrofonkaseln stehen vorerst analog an zwei Ausgängen parallel zur Verfügung. Aus konstruktiven Gründen ist vorgesehen, dass nicht die primären Schalldrucksignale den Ausgängen zugeführt werden, sondern im Mikrofon eine erste analoge Signalvorverarbeitung stattfindet. Somit liegt am ersten Ausgang des Mikrofons immer die Summe der Signale von Schalldruck und Schallschnelle (Niere nach vorn) an. Am zweiten Ausgang dagegen kann vielfältig konfiguriert werden. Zum Beispiel:

  • – nur der Schalldruck (Kugel)
  • – nur die Schallschnelle (Acht)
  • – Schalldruck minus Schallschnelle (Niere nach hinten).
The two-channel microphone UM930-TWIN has two microphone capsules mounted at a distance of Δx. The signals of both microphone boxes are initially available analogously at two outputs in parallel. For design reasons, it is provided that not the primary sound pressure signals the outputs are supplied, but takes place in the microphone, a first analog signal preprocessing. Thus, the sum of the signals of sound pressure and sound velocity (kidney forward) is always present at the first output of the microphone. On the other hand, the second output can be configured in many ways. For example:
  • - only the sound pressure (sphere)
  • - only the speed of sound (eight)
  • - Sound pressure minus sound velocity (kidney to the back).

Durch die „Verrechnung” der Kapselsignale im Mikrofon nach der klassischen Methode der Addition gewichteter Mikrofonsignale stehen dem Anwender auch ohne DSP gleichzeitig zwei Richtcharakteristiken zur Verfügung.By the "accounting" of the capsule signals in the microphone according to the classical method of adding weighted microphone signals the user also has two directional characteristics without DSP at the same time to disposal.

Erst durch die Nachbearbeitung der Mikrofonsignale mit einem DSP werden zahlreiche neue Möglichkeiten realisierbar. Zum Beispiel:

  • – eine kontinuierliche Einstellung der Richtcharakteristik zwischen Kugel, breite Niere, Niere, Superniere, Hyperniere und Acht,
  • – eine Drehung der Nullstellen im Richtdiagramm auf unerwünschte Störgeräusche,
  • – eine Veränderung der Übertragungsfunktion des Mikrofons z. B. Linearisierung der Frequenz- und Phasengänge,
  • – eine Klangveränderung durch nichtlineare Übertragungsfunktionen z. B. durch die nichtlineare Kennlinie einer Vakuumröhre oder Berücksichtigung der Hysteresiskurve eines Ausgangstransformators und
  • – eine Analyse der Schalleinfallsrichtung und Bewertung der Mikrofonsignalanteile je nach Schalleinfallswinkel.
Only by the post-processing of the microphone signals with a DSP numerous new possibilities become realizable. For example:
  • A continuous adjustment of the directional characteristic between sphere, broad kidney, kidney, supercardioid, hypercardioid and eight,
  • A rotation of the zeros in the directional diagram to unwanted noise,
  • - A change in the transfer function of the microphone z. B. linearization of the frequency and phase responses,
  • A sound change due to non-linear transfer functions z. B. by the non-linear characteristic of a vacuum tube or taking into account the hysteresis of an output transformer and
  • - An analysis of the direction of sound incidence and evaluation of the microphone signal components depending on the sound incidence angle.

Durch die erfindungsgemäße Signalverarbeitung soll eine Trennung der Signalanteile von räumlich unterschiedlich angeordneten Schallquellen erreicht werden. Diese Aufgabe konzentriert sich nur auf Mikrofone, deren mechanische Abmessungen klein gegenüber der Wellenlänge sind.By the signal processing according to the invention is intended to be Separation of signal components from spatially different arranged sound sources can be achieved. This task is focused only on microphones whose mechanical dimensions are small compared the wavelength are.

Die Aufnahme der Schallsignale erfolgt mit dem zweikanaligen Mikrofon UM930-TWIN. Die Signalverarbeitung erfolgt mit DSP. Dafür steht auch ein Evaluationsboard zur Verfügung.The The sound signals are recorded with the two-channel microphone UM930-TWIN. The signal processing is done with DSP. Therefore An evaluation board is also available.

Die Gleichheit und die Unterschiede zwischen den Mikrofonsignalen entscheiden darüber, nach welchem Signalanalyseverfahren die Signalanteile voneinander getrennt werden können, wobei folgende Signalanalyseverfahren zum Einsatz kommen können:

  • 1) Die Signale der Schallschnelle sind in ihren Beträgen winkelabhängig. Durch Pegelvergleich mit dem winkelunabhängigen Schalldrucksignal kann eine Trennung der Signalanteile von vorn und von der Seite erfolgen. Zweckmäßig ist es, die einzelnen Signale in ihre spektralen Anteile zu zerlegen und je nach Frequenz oder Frequenzband richtungsabhängig zu bewerten.
  • 2) Die Signale unterscheiden sich in ihrer Laufzeit zwischen den einzelnen Mikrofonkapseln. Durch eine Kreuzkorrelation kann die Laufzeitdifferenz bestimmt werden. Die zeitliche Struktur der Signale ist dafür verantwortlich, ob eine Signaltrennung möglich wird.
  • 3) Über die Kohärenz der Signalanteile kann ermittelt werden, ob die Signale vom Direktschall oder vom störenden diffusen Nachhall dominiert werden.
  • 4) Durch Phasenvergleich zwischen Schalldruck und Schallschnelle kann zwischen ebenen und stehenden Wellen unterschieden werden. In einer ebenen Welle, Direktschall, ist der Phasenwinkel zwischen Schalldruck und Schallschnelle 0 Grad. Dagegen verursachen stehende Wellen einen Phasenwinkel von 90 Grad.
The equality and the differences between the microphone signals determine which signal analysis method the signal components can be separated from each other, whereby the following signal analysis methods can be used:
  • 1) The signals of the sound velocity are angle-dependent in their amounts. By level comparison with the angle-independent sound pressure signal, the signal components can be separated from the front and from the side. It is expedient to decompose the individual signals into their spectral components and to evaluate them depending on the direction of the frequency or frequency band.
  • 2) The signals differ in their transit time between the individual microphone capsules. Cross-correlation can be used to determine the transit time difference. The temporal structure of the signals is responsible for whether a signal separation is possible.
  • 3) The coherence of the signal components can be used to determine whether the signals are dominated by direct sound or by disturbing diffuse reverberation.
  • 4) By comparing the phase between sound pressure and sound velocity it is possible to differentiate between plane and standing waves. In a plane wave, direct sound, the phase angle between sound pressure and sound velocity is 0 degrees. In contrast, standing waves cause a phase angle of 90 degrees.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Kombination von zwei oder mehrkanaligen Mikrofonen in Verbindung mit der digitalen Signalverarbeitung zahlreiche neue Möglichkeiten die Aufnahmequalität von Sprache eröffnet, um Musik zu verbessern. Die Einstellung der Richtcharakteristik durch lineare Operationen bereitet keine Probleme. Eine Verschärfung der Richtcharakteristik über die Hyperniere hinaus gelingt nur durch Analyse der Signale und die Trennung der Signale in einzelne Komponenten. Die Trennung der Signale kann zeitlich oder frequenzmäßig erfolgen. Die Schalleinfallsrichtung einzelner Signalanteile kann durch Signalanalyse bestimmt werden. Durch eine anschließende richtungsabhängige Bewertung können einzelne Signalanteile verstärkt oder gedämpft werden.In summary can be found that the combination of two or more channels Microphones in connection with digital signal processing numerous new possibilities the recording quality of language opened to improve music. The setting of the directional characteristic through linear operations does not pose any problems. A tightening the directional characteristic beyond the hypercardioic succeeds only by analyzing the signals and separating the signals into individual ones Components. The separation of the signals can be temporal or frequency respectively. The sound incidence direction of individual signal components can be determined by signal analysis. By a subsequent directional evaluation can be individual signal components strengthened or dampened.

Von einer punktförmigen Schallquelle nimmt der Schalldruck mit der Entfernung mit eins durch r ab. Die Schallschnelle dagegen verringert sich mit eins durch r Quadrat solange, bis der Schalldruckpegel gleich dem Schallschnellepegel ist. Wird mit einem Mikrofon gleichzeitig zum Schalldruck die Schallschnelle aufgenommen, kann aus einem Vergleich von Schallschnellepegel mit dem Schalldruckpegel eine Abschätzung des Abstandes des Mikrofons zur Schallquelle erfolgen. Bei mehreren Schallquellen kann mit digitaler Signalverarbeitung die Mikrofonsignale in ihre spektralen Anteile zerlegt werden und diese entsprechend der ermittelten Entfernung zur Schallquelle bewertet werden. Die Mikrofonsignale von Schallquellen im Nahbereich des Mikrofons können damit von Signalen von Schallquellen aus größere Entfernung getrennt werden.From a point sound source, the sound pressure decreases with the distance one through r. On the other hand, the sound velocity decreases with one by r square until the sound pressure level equals the sound velocity level. If the sound velocity is recorded with a microphone at the same time as the sound pressure, a comparison of the sound velocity level with the sound pressure level can be used to estimate the sound pressure level Distance of the microphone to the sound source done. In the case of several sound sources, the microphone signals can be decomposed into their spectral components with digital signal processing and these can be evaluated according to the determined distance to the sound source. The microphone signals from sound sources in the vicinity of the microphone can thus be separated from signals from sound sources from a greater distance.

11
Mikrofonmicrophone
22
Gehäusecasing
33
erste Mikrofonkapselfirst microphone capsule
44
zweite Mikrofonkapselsecond microphone capsule
NN
Nachbereichpost set
FF
Fernbereichremote area
rr
Entfernung/AbstandDistance / distance
ZZ
Impedanzimpedance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Fellbaum, K.: Tagungsband der 18. Konferenz ESSV2007 Cottbus [0004] - Fellbaum, K .: Proceedings of the 18th Conference ESSV2007 Cottbus [0004]
  • - Görne, T.: Mikrofone in Theorie und Praxis, 1994, Elektor-Verlag GmbH Aachen [0005] - Görne, T .: Microphones in Theory and Practice, 1994, Elektor-Verlag GmbH Aachen [0005]
  • - Eargle, J.: The Microfone Book, 2001, by Butterworth-Heinemann [0005] - Eargle, J .: The Microfone Book, 2001, by Butterworth-Heinemann [0005]

Claims (18)

Mikrofon (1) mit entfernungsabhängiger Selektivität mit mindestens zwei Mikrofonkapseln (3, 4) in einem Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass im Mikrofon zusätzlich ein Schallimpedanzsensor integriert ist, über den einzelne Schallfeldkomponenten in ihrer Entfernung und Richtung zur Schallquelle bestimmbar sind, wobei der Betrag und die Phase der Schallimpedanz angeben, in welcher Entfernung sich das Mikrofon von der Schallquelle befindet, wobei. die Schallimpedanz als vektorielle Größe die Richtung der am Mikrofon einfallenden Schallwellen anzeigt, wobei der Schallimpedanzsensor mit einem Prozessor in Form eines Digitalsignalprozessors zur Signalverarbeitung und Entfernungsbestimmung in Verbindung steht.Microphone ( 1 ) with distance-dependent selectivity with at least two microphone capsules ( 3 . 4 ) in a housing ( 2 ), characterized in that in the microphone additionally an acoustic impedance sensor is integrated over the individual sound field components in their distance and direction to the sound source can be determined, the amount and the phase of the sound impedance indicate at which distance the microphone is from the sound source, said , the acoustic impedance as a vector quantity indicates the direction of the sound waves incident on the microphone, the acoustic impedance sensor being in communication with a processor in the form of a digital signal processor for signal processing and distance determination. Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Mikrofon bereits eine erste analoge Signalvorverarbeitung stattfindet, wobei an einem ersten Ausgang des Mikrofons immer die Summe der Signale von Schalldruck und Schallschnelle (Niere nach vorn) anliegt und an einem zweiten Ausgang dagegen vielfältig konfiguriert wird, – nur der Schalldruck (Kugel) oder – nur die Schallschnelle (Acht) oder – Schalldruck minus Schallschnelle (Niere nach hinten).Microphone according to claim 1, characterized, that already in the microphone a first analog signal preprocessing takes place wherein at a first output of the microphone always the sum of Signals of sound pressure and sound velocity (kidney forward) is applied and configured differently on a second output becomes, - only the sound pressure (sphere) or - just the Sonic Speed (Eight) or - sound pressure minus Sonic speed (kidney to the rear). Mikrofon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Nachbearbeitung der Mikrofonsignale mit einem DSP wahlweise realisierbar sind: – eine kontinuierliche Einstellung der Richtcharakteristik zwischen Kugel, breite Niere, Niere, Superniere, Hyperniere und Acht, – eine Drehung der Nullstellen im Richtdiagramm auf unerwünschte Störgeräusche, – eine Veränderung der Übertragungsfunktion des Mikrofons wahlweise Linearisierung der Frequenz- und Phasengänge, – eine Klangveränderung durch nichtlineare Übertragungsfunktionen, z. B. durch die nichtlineare Kennlinie einer Vakuumröhre oder Berücksichtigung der Hysteresiskurve eines Ausgangstransformators und – eine Analyse der Schalleinfallsrichtung und Bewertung der Mikrofonsignalanteile je nach Schalleinfallswinkel.Microphone according to claim 1 or 2, characterized, that by editing the microphone signals with a DSP optional can be realized: - a continuous adjustment the directional characteristic between sphere, broad kidney, kidney, supercardioid, Hypercardioid and eight, - a rotation of the zeros in the directional diagram to unwanted noise, - one Change the transfer function of the microphone optional linearization of the frequency and phase responses, - one Sound change due to non-linear transfer functions, z. B. by the non-linear characteristic of a vacuum tube or taking into account the hysteresis curve of an output transformer and An analysis of the sound incidence direction and Evaluation of the microphone signal components depending on the sound incidence angle. Verfahren zur Verarbeitung von gemessenen Schallsignalen zur Entfernungsbestimmung von Schallquellen mittels eines Mikrofons nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermittlung des Schalldrucks, – Ermittlung der Schallschnelle indirekt über den Schalldruckgradienten durch Berechnung, – Berechnung der Impedanz aus Schalldruck und Schallschnelle, wobei aus einem Vergleich zwischen Schallschnellepegel und Schalldruckpegel eine Abschätzung der Entfernung des Mikrofons zur Schallquelle durchgeführt wird.Method for processing measured sound signals for determining the distance of sound sources by means of a microphone according to claims 1 to 3, marked by following steps: - determination of the sound pressure, - Detection the speed of sound indirectly over the sound pressure gradient by calculation, - Calculation of the impedance from sound pressure and sonic speed, being from a comparison between sound velocity levels and sound pressure level an estimate of the distance of the Microphones to the sound source is performed. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldruckgradient im Schallfeld aus den Kräften, die zur Beschleunigung der „Luftteilchen” (F = ma) notwendig sind, resultiert, wobei mit der Dichte der Luft ρ0 die Beschleunigung nach Gleichung
Figure 00160001
festgelegt wird, wobei der Schalldruckgradient grad p durch die zwei in der Distanz Δx angebrachten als Mikrofonkapseln ausgebildeten Druckmikrofone erfasst wird, wobei für die diskrete Mikrofondistanz Δx die Bedingung eingehalten wird, dass sich der Schalldruckgradienten dp / dx durch den Schalldruckdifferenzenquotienten näherungsweise
Figure 00170001
darstellen lässt, wobei meist eine Distanz von Δx ≤ λ6 für die höchste Signalfrequenz ausreicht, und wobei durch zeitliche Integration der Schalldruckdifferenz die Schallschnelle aus der Gleichung [V] nach folgender Gleichung berechnet wird:
Figure 00170002
und mit dem Schalldruck p zwischen den zwei Druckmikrofonen in den Mikrofonkapseln
Figure 00170003
und der Schallschnelle v die Impedanz Z einzelner Schallfeldanteile berechnet wird.
A method according to claim 4, characterized in that the sound pressure gradient in the sound field from the forces that are necessary for the acceleration of the "air particles" (F = ma), resulting, with the density of the air ρ 0, the acceleration according to equation
Figure 00160001
is determined, wherein the sound pressure gradient grad p is detected by the two mounted in the distance .DELTA.x trained as microphone capsules pressure microphones, wherein for the discrete microphone distance .DELTA.x the condition is met that the sound pressure gradient dp / dx by the sound pressure difference quotient approximate
Figure 00170001
can represent, where usually a distance of Δx ≤ λ 6 is sufficient for the highest signal frequency, and wherein by temporal integration of the sound pressure difference, the sound velocity is calculated from the equation [V] according to the following equation:
Figure 00170002
and with the sound pressure p between the two pressure microphones in the microphone capsules
Figure 00170003
and the sound velocity v the impedance Z of individual sound field components is calculated.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch digitale Signalverarbeitung die Mikrofonsignale in ihre spektralen Komponenten zerlegt und aus dem Analyseergebnis die Richtung und der Abstand einzelner Schallfeldanteile zur Schallquelle bestimmt werden, wobei aus der Information über dem Abstand und der Richtung der einzelnen Schallfeldkomponenten die Signalanteile unerwünschter Schallquellen unterdrückt oder besonders gewünschte Signalanteile hervorgehoben werden.Method according to claim 4 or 5, characterized that by digital signal processing the microphone signals in their spectral components decomposed and from the analysis result the direction and determines the distance between individual sound field components to the sound source be, taking from the information about the distance and the direction of the individual sound field components, the signal components suppressed or undesirable sound sources desired signal components are highlighted. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichheit und die Unterschiede zwischen den Mikrofonsignalen darüber entscheiden, nach welchem Signalanalyseverfahren die Signalanteile voneinander getrennt werden.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the equality and the differences decide between the microphone signals over, after which signal analysis method separates the signal components from each other become. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes Signalanalyseverfahren zum Einsatz kommt: Die Signale der Schallschnelle sind in ihren Beträgen winkelabhängig, wobei durch Pegelvergleich mit dem winkelunabhängigen Schalldrucksignal eine Trennung der Signalanteile von vorn und von der Seite durchgeführt wird und wobei die einzelnen Signale in ihre spektralen Anteile zerlegt und je nach Frequenz oder Frequenzband richtungsabhängig bewertet werden.Method according to claim 7, characterized, that the following signal analysis method is used: The signals the speed of sound are dependent on the angle, wherein by level comparison with the angle-independent sound pressure signal a separation of the signal components carried out from the front and from the side is and where the individual signals in their spectral components disassembled and dependent on the frequency or frequency band depending on the direction be rated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes Signalanalyseverfahren zum Einsatz kommt: Die Signale unterscheiden sich in ihrer Laufzeit zwischen den einzelnen Mikrofonkapseln, wobei durch eine Kreuzkorrelation die Laufzeitdifferenz bestimmt wird, wobei eine zeitliche Struktur der Signale dafür vorgesehen wird, um eine Signaltrennung herbeizuführen.Method according to claim 7, characterized, that the following signal analysis method is used: The signals differ in their transit time between the individual microphone capsules, wherein determines the transit time difference by a cross-correlation is, with a temporal structure of the signals provided for it is to bring about a signal separation. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes Signalanalyseverfahren zum Einsatz kommt: Über die Kohärenz der Signalanteile wird ermittelt, ob die Signale vom Direktschall oder vom störenden diffusen Nachhall dominiert werden.Method according to claim 7, characterized, that the following signal analysis method is used: about the coherence of the signal components is determined as to whether the signals dominated by direct sound or disturbing diffuse reverberation become. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass folgendes Signalanalyseverfahren zum Einsatz kommt: Durch einen Phasenvergleich zwischen Schalldruck und Schallschnelle wird zwischen ebenen und stehenden Wellen unterschieden, wobei in einer ebenen Welle, bei Direktschall, der Phasenwinkel zwischen Schalldruck und Schallschnelle 0 Grad ist und in einer stehenden Welle ein Phasenwinkel von 90 Grad vorhanden ist.Method according to claim 7, characterized, that the following signal analysis method is used: Through a Phase comparison between sound pressure and sound velocity is between plane and standing waves distinguished, being in a plane Wave, with direct sound, the phase angle between sound pressure and Sonic speed is 0 degrees and in a standing wave a phase angle of 90 degrees is present. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschärfung der Richtcharakteristik über die Hyperniere hinaus nur durch Analyse der Signale und die Trennung der Signale in einzelne Komponenten. erreicht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a tightening of the directional characteristic over the hypercardioid only by analyzing the signals and the separation the signals into individual components. is reached. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Signale zeitlich oder frequenzmäßig durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation of the signals in time or Frequency is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalleinfallsrichtung einzelner Signalanteile durch Signalanalyse bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sound incidence direction of individual Signal components is determined by signal analysis. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine anschließende richtungsabhängige Bewertung einzelne Signalanteile verstärkt oder gedämpft werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by a subsequent directional Evaluation of individual signal components amplified or damped become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Mikrofon gleichzeitig zum Schalldruck die Schallschnelle aufgenommen wird, wobei aus einem Vergleich von Schallschnellepegel mit dem Schalldruckpegel eine Bestimmung der Entfernung (r) des Mikrofons (1) zur Schallquelle durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sound velocity is simultaneously recorded with a microphone to the sound pressure, wherein a comparison of the sound velocity level with the sound pressure level, a determination of the distance (r) of the microphone ( 1 ) is performed to the sound source. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Schallquellen mit digitaler Signalverarbeitung die Mikrofonsignale in ihre spektralen Anteile zerlegt werden und diese entsprechend der ermittelten Entfernung zur Schallquelle bewertet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at several sound sources with digital Signal processing the microphone signals in their spectral components disassembled and these according to the determined distance be evaluated to the sound source. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofonsignale von Schallquellen im Nahbereich des Mikrofons von Signalen von Schallquellen aus größere Entfernung getrennt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the microphone signals from sound sources in the near range of the microphone of signals from sound sources larger Distance to be separated.
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