DE10254407A1

DE10254407A1 - Device and method for suppressing feedback

Info

Publication number: DE10254407A1
Application number: DE10254407A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Sporer; Christian Dr.-Ing. Neubauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: AU2003276271A1; HK1072522A1; EP1518441A1; WO2004047484A1; ATE315323T1; DE10254407B4; EP1518441B1; DE50302143D1

Abstract

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

Description

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

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

Signaltheoretisch ausgedrückt existiert ein stark zeitlich variabler Kanal von einem oder mehreren Lautsprechern zu einem oder mehreren Mikrophonen.In terms of signal theory, it exists a highly variable channel of one or more loudspeakers to one or more microphones.

Bekannte Rückkopplungsunterdrückungstechniken mischen hörbare Rückkopplungstöne in das Mikrophon ein und verwenden Filter, um eine angehende Rückkopplung zu unterdrücken.Known feedback suppression techniques mix audible Feedback tones in that Microphone on and use filters to make an incoming feedback to suppress.

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

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

Insbesondere in Mehrkanalsystemen sind die beiden genannten Rückkopplungsunterdrückungslösungen sehr problematisch wenn nicht gar undurchführbar.Especially in multi-channel systems the two feedback suppression solutions mentioned are very good problematic if not impossible.

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

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1, ein Verfahren nach Patentanspruch 10 oder ein Computerprogramm nach Patentanspruch 11 gelöst.This task is accomplished by a device Claim 1, a method according to claim 10 or a Computer program according to claim 11 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine wirksame Rückkopplungsunterdrückung dadurch erreicht werden kann, daß ein Mikrophonsignal, das eine Überlagerung eines Nutzsignals und eines von einem Lautsprecher oder mehreren Lautsprechern stammenden Rückkopplungssignals ist, vor der Mischung bzw. Verstärkung dahin gehend verarbeitet wird, daß der Rückkopplungsanteil von dem Mikrophon signal subtrahiert wird, so daß nach der Subtraktion lediglich das Nutzsignal verbleibt.The present invention lies based on the knowledge that a effective feedback suppression can be achieved that a microphone signal, that's an overlay a useful signal and one of a loudspeaker or more Speakers originating feedback signal is before mixing or reinforcement is processed that the feedback portion of the microphone signal is subtracted so that after the subtraction only the useful signal remains.

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

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

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

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

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

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

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

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Testsignal eine Pseudorauschsequenz, die mit geringem Aufwand beispielsweise unter Verwendung rückgekoppelter Schieberegister leicht, schnell und preisgünstig erzeugt werden kann und, wenn ein solches Schieberegister an mehreren Stellen zur Verfügung gestellt wird, ohne weiteres reproduzierbar ist. Insbesondere können mehrere Schieberegistereinrichtungen, die eine solche Pseudozufallsfolge erzeugen sollen, mit dem gleichen Startwert oder "Keim" initialisiert werden. Es ist bekannt, daß Pseudo-Noise-Folgen rauschartig aussehen, jedoch eine üblicherweise relativ große Periodendauer haben. Das rauschhafte Aussehen einer Pseudo-Noise-Folge äußert sich im Frequenzbereich betrachtet dadurch, daß das Pseudo-Rausch-Signal ein weißes Spektrum hat, derart, daß alle Frequenzen gleichermaßen stark vorkommen. Wenn die Dynamik des Mikrophonsignals einigermaßen bekannt ist, so kann dieses weiße Pseudo-Noise-Signal unmittelbar eingemischt werden, wenn sichergestellt wird, daß der Pegel des eingemischten Pseudo-Noise-Signals relativ klein ist und nicht zu hörbaren Störungen führt, bzw. zu lediglich geringfügigen hörbaren Störungen führt.In the preferred embodiment of the In the present invention, the test signal is a pseudo-noise sequence, with little effort, for example, using feedback shift registers light, fast and inexpensive can be generated and if such a shift register at several Provide is easily reproducible. In particular, several Shift register devices that such a pseudorandom sequence should be initialized with the same starting value or "germ". It is known that pseudo-noise sequences are noisy look, however, a common one relatively large Have period duration. The intoxicating appearance of a pseudo-noise episode is expressed considered in the frequency domain by the fact that the pseudo-noise signal a white Has spectrum such that all Frequencies equally occur strongly. When the dynamics of the microphone signal are known to some extent is so white Pseudo-noise signal be mixed in immediately if it is ensured that the level of the mixed pseudo-noise signal is relatively small and inaudible disorders leads, or only marginally audible disorders leads.

Um die Wirksamkeit der Rückkopplungsunterdrückung, d.h. die Kanalsimulation zu verbessern, wird es bevorzugt, das Testsignal, unabhängig davon, ob es ein Pseudo-Noise-Signal ist oder nicht, unter Verwendung einer vorzugsweise aus dem bereits um seinen Rückkopplungsanteil befreiten Mikrophonsignal oder unter Verwendung einer aus dem verstärkten Mikrophonsignal, also dem Lautsprechersignal, abgeleiteten psychoakustischen Maskierungsschwelle zu bewerten.To reduce the effectiveness of feedback suppression, i.e. to improve the channel simulation, it is preferred to use the test signal, independently of whether it is a pseudo-noise signal or not, using one preferably from the one already freed by its feedback portion Microphone signal or using one of the amplified microphone signal, i.e. the loudspeaker signal, derived psychoacoustic masking threshold to rate.

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

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

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

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

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

Andererseits bewirkt die vorliegende Erfindung eine effiziente Rückkopplungsunterdrückung ohne negative Konsequenzen für die Zuhörer einerseits und insbesondere auch für die Artisten andererseits mit typischerweise nahezu vernachläßigbaren Kosten bezogen auf das Gesamtsystem. Insbesondere wird Wert gelegt darauf, daß die Artisten nicht in ihrem künstlerischen Ausdruck gestört werden, derart, daß sie z. B. "eingetunte" hörbare Rückkopplungsunterdrückungstöne hören oder daß im Falle eines Pitch-Shifting die von dem Artisten wahrgenommenen Signale eine andere Tonhöhe haben als sie vom Artisten beispielsweise gesungen worden sind. Obgleich zu dieser bekannten Rückkopplungsunterdrückung bereits Nuancen hinsichtlich der Tonhöhenverschiebung ausreichen werden, sind dies dennoch Belästigungen für den Künstler, die ihn in seinem künstlerischen Ausdruck einschränken dürften. Andererseits ist es jedoch gerade der Künstler, der letztendlich bestimmt, welche Anlage für ihn bereitgestellt werden muß. Eine Marktakzeptanz des erfindungsgemäßen Konzepts ist daher zu erwarten, da das erfindungsgemäße Rückkopplungsunterdrückungskonzept den Artisten nicht weiter belästigt und ihm sogar eine maximale Bewegungsfreiheit gestattet, so daß er ohne unerwünschte Rückkopplungstöne befürchten zu müssen, den gesamten Bühnenraum zum künstlerischen Ausdruck benutzen kann, unabhängig davon, ob er in die Nähe einer Rückkopplungs-gefährdeten Lautsprecherkomponente kommt oder nicht.On the other hand, the present effect Invention an efficient feedback suppression without negative consequences for the listeners on the one hand and especially for the artists on the other with typically almost negligible costs related to the overall system. Particular importance is attached to the fact that the artists not in their artistic Expression disturbed be such that they z. B. "tuned" audible feedback suppression tones or that in In the case of pitch shifting, the signals perceived by the artist have a different pitch when they were sung by the artist, for example. Although to this known feedback suppression already Pitch Shift Nuances will suffice, these are nevertheless annoyances for the artist, which in his artistic Limit expression likely. On the other hand, it is the artist who ultimately determines what facility for it must be provided. Market acceptance of the concept according to the invention is therefore to be expected since the feedback suppression concept according to the invention no longer bothered the artist and even allows him maximum freedom of movement so that he can walk without undesirable Feedback tones fear too have to, the entire stage space at artistic Expression can use independently of whether he's close a feedback risk Speaker component is coming or not.

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

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

Eine andere Alternative der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Testsignal in das modifizierte Mikrophonsignal, also nach der Subtraktion einzubetten, also noch bevor die Mikrophonsignale gemischt und verstärkt werden, um ein Einbettungssignal zu erhalten. Das Einbettungssignal wird gleichzeitig dazu verwendet, um gefiltert zu werden und um das gefilterte Signal der Subtraktionseinrichtung zuzuführen. Das psychoakustische Modell wird hier vorzugsweise auf der Basis des modifizierten Mikrophonsignals gerechnet, um die Maskierungsschwelle zum optimalen Einbetten zu erhalten.Another alternative to the present The invention consists in converting the test signal into the modified microphone signal, embed after the subtraction, before the microphone signals are mixed and reinforced to get an embedding signal. The embedding signal is used at the same time to be filtered and around to supply the filtered signal to the subtraction device. The psychoacoustic model is here preferably based on the modified microphone signal calculated around the masking threshold for optimal embedding.

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

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

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

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

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present Invention are hereinafter made with reference to the accompanying drawings explained in detail. Show it:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ebenso können die Filtereinrichtungen 40, 41, 42 seriell oder parallel ausgeführt sein, wobei eine parallele Ausführung die besten Ergebnisse liefert, derart, daß für jeden möglichen Kanal der in 2 möglichen Kanäle ein eigenes einzelnes Simulationsfilter vorgesehen wird, derart, daß die Filtereinrichtung 40 beispielsweise eigentlich drei einzelne Simulationsfilter umfaßt, deren Filterkoeffizienten unter Verwendung der entsprechenden Kanalimpulsantwort h₁₁, h₁₂ und h₁₃eingestellt werden. Die Aufaddition der drei simulierten Rückkopplungsanteile von jedem Lautsprecher in einen resultierenden Rückkopplungsanteil könnte daher auch in der Filtereinrichtung 40 unmittelbar im Anschluß an die Berechnung der entsprechenden Impulsantworten und die Faltung der Lautsprechersignale mit diesen Impulsantworten vonstatten gehen. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sollte ebenso wie bei dem in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsbeispielen die drei Testsignale p₁, p₂, p₃ möglichst gut orthogonal zueinander sein. Diese Bedingung ist durch Pseudo-Noise-Sequenzen einfach und sicher zu erreichen, wobei diese Eigenschaft auch nicht durch eine psychoakustische Filterung der Testsignale vor dem Einbetten verlorengeht.Likewise, the filter devices 40 . 41 . 42 be carried out in series or in parallel, with a parallel execution giving the best results, such that for each possible channel the in 2 possible channels a separate simulation filter is provided, such that the filter device 40 for example, actually comprises three individual simulation filters whose filter coefficients are set using the corresponding channel impulse response h ₁₁ , h ₁₂ and h ₁₃ . The addition of the three simulated feedback components from each loudspeaker into a resulting feedback component could therefore also take place in the filter device 40 immediately after the calculation of the corresponding impulse responses and the convolution of the loudspeaker signals with these impulse responses. At the in 2 Embodiment shown should be the same as that in the 1a and 1b In the exemplary embodiments shown, the three test signals p ₁ , p ₂ , p _{3 are} as orthogonal as possible to one another. This condition is easy and safe to achieve with pseudo-noise sequences, and this property is not lost through psychoacoustic filtering of the test signals before embedding.

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

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

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

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

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

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

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

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die verwendeten Pseudo-Noise-Sequenzen hinsichtlich ihrer Länge abhängig von der zu erwartenden Impulsantwort des betrachteten Kanals dimensioniert sein sollten. So sind für größere akustische Umgebungen durchaus Impulsantworten mit der Länge von einigen wenigen Sekunden denkbar. Dieser Tatsache muß durch Auswahl einer entsprechenden Länge der Pseudo-Noise-Sequenzen zur Korrelation Rechnung getragen werden.At this point it should be pointed out that the length of the pseudo-noise sequences used should be dimensioned depending on the expected impulse response of the channel under consideration. For larger acoustic environments, impulse responses with a length of a few seconds are conceivable. This fact must be chosen by choosing an appropriate length of Pseudo-noise sequences are taken into account for correlation.

Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, daß das Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.Depending on the circumstances can the inventive method implemented in hardware or software. The implementation can on a digital storage medium, especially a floppy disk or CD with electronically readable control signals that can interact with a programmable computer system so that the method is performed. In general, the invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable medium to carry out of the method according to the invention, when the computer program product runs on a computer. In in other words The invention can thus be implemented as a computer program with a program code to carry out the Procedure can be realized when the computer program on a Computer expires.

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

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

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

Für jedes Mikrophon wird das aufgezeichnete Signal vor dem Einbetten mit dem Pseudo-Rausch-Signal verglichen und verwendet, um die akustischen Eigenschaften von allen Lautsprechern zu dem entsprechenden Mikrophon zu berechnen. Als Vergleichsoperation wird eine Kreuzkorrelation bevorzugt, die, wenn der in 4 dargestellte iterative Algorithmus eingesetzt wird, Rechenzeit-unaufwendig mit einer beliebig skalierbaren Genauigkeit berechnet werden kann. Die Skalierbarkeit liefert insbesondere die Möglichkeit, für spezielle Situationen eine schnelle, jedoch gröbere Berechnung vorzusehen, beispielsweise bei einer Rockgruppe, bei der sehr viel Bewegung auf der Bühne herrscht, während für andere Anwendungsszenarien, wie z.B. eine Rockgruppe, bei der die Artisten eher statisch sind, z.B. eine Skalierung hin zu einer größeren Anzahl von Iterationswerten durchgeführt werden könnte, da die einzelnen Kanäle weniger zeitvariant sind.For each microphone, the recorded signal is compared to the pseudo-noise signal before embedding and used to calculate the acoustic properties of all speakers to the corresponding microphone. A cross correlation is preferred as a comparison operation, which, if the in 4 iterative algorithm shown is used, computing time-can be calculated with an arbitrarily scalable accuracy without any effort. Scalability in particular provides the possibility of providing a quick but coarse calculation for special situations, for example in a rock group with a lot of movement on the stage, while for other application scenarios, such as a rock group in which the artists are more static , for example scaling to a larger number of iteration values could be carried out since the individual channels are less time-variant.

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

Alternativ wird, wie es anhand von 2 dargestellt worden ist, ein eindeutiges PNS-Signal in das Signal von jedem Lautsprecher eingebettet. Diese Vorgehensweise der Einbettung auf Lautsprecherseite ermöglicht die Messung eines Pfades von jedem Lautsprecher zu jedem Mikrophon. Ein Unterdrückungsfilter wird verwendet, und zwar separat für jeden Lautsprecher, wodurch eine bessere Tonqualität erreicht wird, jedoch auf Kosten höheren Rechenaufwands, der jedoch im Hinblick auf die Gesamtkosten von mittleren bis größeren Tonanlagen nicht besonders ins Gewicht fallen dürfte.Alternatively, as is shown by 2 has been shown, a unique PNS signal embedded in the signal from each speaker. This method of embedding on the speaker side enables the measurement of a path from each speaker to each microphone. A suppression filter is used, separately for each speaker, which results in better sound quality, but at the expense of higher computing costs, which, however, should not be particularly important in view of the total cost of medium to large sound systems.

Claims

Device for suppressing feedback in an environment in which a microphone ( 10 ) and a speaker ( 13 ) with the following features: a facility ( 20 ) for embedding a test signal in a loudspeaker signal, a microphone signal or a modified microphone signal to obtain an embedding signal, the microphone signal is output from the microphone and the speaker signal is input to the speaker; a facility ( 50 ) to determine a property of a transmission channel in the environment between the loudspeaker ( 13 ) and the microphone ( 10 ) using the test signal and the microphone signal; a filter ( 40 ) for filtering the loudspeaker signal or the embedding signal in order to obtain a filtered signal, the filter being adjustable in terms of its filter characteristic in response to the device ( 50 ) to be adapted to the property of the transmission channel; and a facility ( 30 ) for subtracting the filtered signal from the microphone signal to obtain the modified microphone signal in which feedback is reduced.

The device of claim 1, wherein the means ( 20 ) is designed for embedding in order to spectrally color the test signal using a psychoacoustic masking threshold, so that the embedded signal is essentially inaudible.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the test signal is a pseudo-noise signal.

Device according to one of the preceding claims, which the device is designed to ascertain a cross-correlation using the test signal and the microphone signal to to calculate a channel impulse response as a property of the transmission channel.

Apparatus according to claim 4, wherein the device ( 30 ) is adapted to subtract in order to carry out a sample-by-subtraction in the time domain.

Apparatus according to claim 4 or 5, wherein the filter ( 40 ) is a digital filter, the coefficients of which can be set such that an impulse response of the filter corresponds to the channel impulse response within a predetermined deviation threshold.

Device according to one of the preceding claims, in which a plurality of microphone signals from a plurality of microphones ( 10 . 11 . 12 ) can be supplied in which a separate embedding device is provided for each microphone signal ( 20 . 21 . 22 ) a test signal is provided, in which each device for embedding ( 20 . 21 . 22 ) is fed with a different test signal in order to generate a separate embedding signal from each microphone signal, the test signals being orthogonal to one another within a deviation threshold; with a device for each microphone signal ( 50 . 51 . 52 ) is provided for determining, which is designed in each case to determine a channel impulse response of a channel from a microphone via one or more loudspeakers back to the microphone, and in which a separate filter for each microphone signal ( 40 . 41 . 42 ) is provided in order to filter the embedding signal, in order to obtain a filtered signal, and in order to subtract the filtered signal ( 30 . 31 . 32 ) for this microphone signal.

Device according to one of Claims 1 to 6, in which a plurality of loudspeakers ( 13 . 14 . 15 ) and a plurality of microphones ( 10 . 11 . 12 ) are provided, in which a separate device for each microphone signal ( 20 . 21 . 22 ) is provided for embedding the test signal in the modified microphone signal, in which each device ( 20 . 21 . 22 ) is fed for embedding with a different test signal, the test signals being orthogonal to one another, with a separate device for each microphone signal ( 50 . 51 . 52 ) is provided for the determination, which is in each case designed to generate a channel impulse response on the basis of a sum ( 23 ) from signals from the loudspeakers to the corresponding microphones ( 10 . 11 . 12 ) and using a test signal assigned to this microphone, and in which each microphone signal is intended to filter the sum of the loudspeaker signals with the filter that has an impulse response that is generated using the test signal assigned to a microphone signal in question, and a facility ( 30 ) to subtract for this microphone signal.

Device according to one of Claims 1 to 6, in which a plurality of loudspeakers ( 13 . 14 . 15 ) and a plurality of microphones ( 10 . 11 . 12 ) are available with a separate device for each microphone signal ( 20 . 21 . 22 ) is provided for embedding a test signal in a respective loudspeaker signal, in which each device ( 20 . 21 . 22 ) is fed with another test signal for embedding, the test signals being orthogonal to one another within a deviation threshold; with a device for each microphone signal ( 50 . 51 . 52 ) is provided for the determination, which is designed in each case to calculate channel impulse responses for channels from each loudspeaker to the microphone, the test signal which has been embedded in the loudspeaker signal for the loudspeaker being used for a channel from a loudspeaker to a microphone , and in which a number of fil tern is provided, which is equal to a number of loudspeakers, for filtering each loudspeaker signal for a microphone signal with a corresponding filter, and for summing filtered loudspeaker signals from each loudspeaker in order to obtain a resulting synthesized feedback signal and to obtain the resulting synthesized feedback signal a facility ( 30 ) to subtract for this microphone signal.

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

Apparatus according to claim 10, wherein the device ( 16 ) is implemented for conversion in order to carry out a mixing and / or amplification of the modified microphone signals.

Device according to Claim 1, in which the device is designed to embed a test signal in order to embed the test signal in the loudspeaker signal, and in which the device ( 20 ) is further configured for embedding in order to embed using a psychoacoustic masking threshold of the loudspeaker signal.

The device of claim 1, wherein the means ( 20 ) is designed for embedding in order to embed the test signal in the modified microphone signal, and in which the device ( 20 ) for embedding is also designed to evaluate the test signal before embedding with a psychoacoustic masking threshold of the microphone signal.

Apparatus according to claim 1, in which a plurality of microphones and a plurality of loudspeakers are present, in which further a mixing device ( 16 ) for mixing two or more modified microphone signals to produce one or more loudspeaker signals, and in which the device ( 20 ) is designed for embedding in order to embed a plurality of test signals in a plurality of microphone signals in such a way that a resulting energy of the embedded test signals results in consideration of the mixture, so that the resulting energy of the embedded test signals in a signal for a loudspeaker below a psychoacoustic masking threshold Speaker signal for this speaker is.

Method for suppressing feedback in an environment in which a microphone ( 10 ) and a speaker ( 13 ) with the following steps: Embedding ( 20 ) a test signal into a speaker signal, a microphone signal or a modified microphone signal to obtain an embedding signal, the microphone signal being output from the microphone, and the speaker signal being input to the speaker; Determine ( 50 ) a property of a transmission channel in the environment between the speaker ( 13 ) and the microphone ( 10 ) using the test signal and the microphone signal; Filter ( 40 ) the loudspeaker signal or the embedding signal in order to obtain a filtered signal, the filter being adjustable in order to be adapted in terms of its filter characteristic by the property of the transmission channel; and subtract ( 30 ) the filtered signal from the microphone signal to obtain the modified microphone signal in which feedback is reduced

Computer program with a program code that, if it runs on a computer the method according to claim 15 causes.