DE19934724A1

DE19934724A1 - Verfahren und Einrichtung zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosignalen in einer störschallerfüllten Umgebung

Info

Publication number: DE19934724A1
Application number: DE19934724A
Authority: DE
Inventors: Stefano Klinke; Dieter Leckschat; Roland Aubauer; Ralf Kern
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-04-19

Abstract

Um Audiosignale mit einem guten Nutzsignal-zu-Störsignal-Verhältnis unter Störschallbedingungen und mit einem guten Verhältnis zwischen dem direkten und dem reflektierten Schall in einer, insbesondere nicht nachhallfreien, Umgebung aufzunehmen und zu bearbeiten, werden von einer vorgegebenen Mikrofonanordnung aus aufgenommenen Audiosignalen durch Umwandlung erzeugte elektrische Signale derart bearbeitet, daß bei gleichen Schalldruckpegeln an den Mikrofonen der Mikrofonanordnung von diesen erzeugte, unterschiedlich starke elektrische Signale - unterschiedliche Empfindlichkeiten der Mikrofone - automatisch, d. h. ohne manuelle individuell und separat vorzunehmende Ausgleichsprozeduren, ausgeglichen werden. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, die Eigenschaften eines Array von Mikrofonen mit denen eines Verfahrens zum Ausgleichen der Empfindlichkeit von Mikrofonen zu kombinieren.

Description

Bisherige Verfahren und Einrichtungen zum Aufnehmen und Bear beiten von Audiosignalen (z. B. Sprach-, und/oder Tonsignalen) in einer störschallerfüllten Umgebung basieren entweder auf der Verwendung eines Richtmikrofons (Gradientenmikrofone) er ster Ordnung oder auf ein Mikrofon-Array von zwei oder mehre ren Einzelmikrofonen (z. B. Kugelmikrofonen). Im letztgenann ten Fall werden zusätzliche digitale Filter verwendet, um die Frequenzgänge von den Mikrofonen auszugleichen.

Sowohl die Richtmikrofone als auch die Mikrofon-Arrays zählen zu den Freifeldmikrofonen, die durch ihre Richtwirkung eine Trennung von Nutz- und Störschall erlauben und deren Aus gangssignale über das "Delay-and-Sum-Prinzip" addiert werden.

Mikrofonarrays sind Anordnungen aus mehreren räumlich ge trennt positionierten Mikrofonen, deren Signale so verarbei tet werden, daß die Empfindlichkeit der Gesamtanordnung eine Richtungsabhängigkeit aufweist. Die Richtwirkung ergibt sich aus den Laufzeitdifferenzen (Phasenbeziehungen), mit denen ein Schallsignal an den verschiedenen Mikrofonen des Arrays eintrifft. Beispiele dafür sind sogenannte Gradientenmikrofo ne oder Mikrofonarrays, die nach dem Delay-and-Sum-Beam formerprinzip arbeiten. Bei der technischen Realisierung von Mikrofonarrays besteht das Problem der Serienstreuung der verwendeten Einzelmikrofone hinsichtlich ihrer Empfindlich keit und ihres Frequenzgangs. Die Empfindlichkeit bezeichnet dabei die Eigenschaft eines Mikrofons, aus einem vorgegebenen Schalldruckpegel ein elektrisches Signal zu erzeugen. Der Frequenzgang stellt die Empfindlichkeit des Mikrofons über der Frequenz dar. Der von den Mikrofonherstellern angegebene Toleranzbereich liegt typischerweise zwischen ±2 und ±4 dB. Sind diese Mikrofoncharakteristiken innerhalb eines Mikrofon arrays unterschiedlich, so werden der Frequenzgang und die Richtcharakteristik der Gesamtanordnung negativ beeinflußt. In der Regel weist der Frequenzgang eine erhöhte Welligkeit auf, während die Richtwirkung deutlich abnimmt. Tabelle 1 zeigt in diesem Zusammenhang die Abnahme des Bündelungsmaßes eines Gradientenmikrofons zweiter Ordnung (Mikrofonarray aus zwei einzelnen Nierenmikrofonen), wenn die beiden Einzelmi krofone unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen. Das Bündelungsmaß bezeichnet hierbei die Unterdrückung von diffus einfallendem Schall gegenüber Nutzschall aus der Mikrofon hauptachse.

Bislang mußten die Empfindlichkeit und der Frequenzgang der Einzelmikrofone eines Arrays durch eine akustische Messung bestimmt und durch geeignete elektrische Verstärker und Fil ter aneinander angeglichen werden. Die Messung beinhaltet die Anregung des zu messenden Mikrofons mit einem über einen Lautsprecher erzeugten Schallreferenzsignal und die Aufnahme der von den Mikrofonen erzeugten elektrischen Signale. Aus den Mikrofonsignalen werden dann die für den Ausgleich not wendigen Verstärkungsfaktoren und Filterparameter berechnet und entsprechend eingestellt.

Die akustische Messung der Mikrofonparameter bedeutet einen hohen technischen Aufwand und verursacht dementsprechende Ko sten bei der Fertigung von Mikrofonarrays. Zudem erfolgt der Abgleich bei der Herstellung des Mikrofonarrays, so daß die ser nur für diesen einen Betriebszustand gültig ist. Andere Betriebszustände, z. B. unterschiedliche Versorgungsspannun gen und Alterungseffekte der Mikrofone, bleiben unberücksich tigt.

Aus der US-5,463,694 ist ein Gradientenmikrofonsystem be kannt, bei dem von der Überlegung ausgegangen wird, daß Mi krofone im wesentlichen einen gleichen Frequenzgang und eine gleiche Empfindlichkeit haben. Mit dem Begriff "Empfindlich keit" bezeichnet man die Eigenschaft eines Mikrofons aus ei nem vorgegebenen Schalldruckpegel ein vorgegebenes elektri sche Signal zu erzeugen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Au diosignale mit einem guten Nutzsignal-zu-Störsignal-Ver hältnis unter Störschallbedingungen und mit einem guten Ver hältnis zwischen dem direkten und dem reflektierten Schall in einer, insbesondere nicht nachhallfreien, Umgebung aufzuneh men und zu bearbeiten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 19 gelöst.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß von einer vorgegebenen Mikrofonanordnung aus aufgenommenen Audiosignalen durch Umwandlung erzeugte elektrische Signale derart bearbeitet werden, daß bei gleichen Schalldruckpegeln an den Mikrofonen der Mikrofonanordnung von diesen erzeugte, unterschiedlich starke elektrische Signale - unterschiedliche Empfindlichkeiten der Mikrofone - automatisch, d. h. ohne ma nuelle individuell und separat vorzunehmende Ausgleichsproze duren, ausgeglichen werden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, die Eigen schaften eines Array von Mikrofonen mit denen eines Verfah rens zum Ausgleichen der Empfindlichkeit von Mikrofonen zu kombinieren.

Die Vorteile dieser Vorgehensweise sind zum einen die einfa che Realisierung in Verbindung mit dem dabei erreichten (op timalen) Ergebnis und zum anderen das gute Verhältnis zwi schen der Komplexität der Mikrofonanordnung (Arrays) und dem Ergebnis.

Das mit der Erfindung erzielbare Ergebnis ist gegenüber dem Ergebnis, das mit dem US-Patent 5,463,694 erreichbar ist, deutlich verbessert. Dies wird an der nachfolgenden Tabelle ersichtlich:

Die Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen "Unterschied der Empfindlichkeit der Mikrofone (Delta)" und "Bündelungsmaß"

Mit dem Verfahren bzw. der Einrichtung kann für jede stör schallerfüllte Umgebung ein optimales Bündelungsmaß der Mi krofonanordnung erreicht werden, weil es die Empfindlichkeit der Mikrofone immer automatisch ausgleicht.

Ein Parameter, um ein Richtmikrofon zu beurteilen, ist das Bündelungsmaß. Dieses beschreibt, anschaulich ausgedrückt, inwieweit eine Unterdrückung von diffus (allseitig) einfal lendem Schall gegenüber einem Nutzschall aus der Hauptachse erreicht wird. Dabei ist das Bündelungsmaß eine logarithmi sche Größe und wird demnach in Dezibel ausgedrückt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Die vorgestellte Lösung besteht vorzugsweise aus einem Array von Mikrofonen und Filtern, um die Empfindlichkeit der Mikro fone auszugleichen und den gewünschten Frequenzgang des Arrays zu erreichen.

Gegenüber den bekannten Mikrofon-Arrays, die komplizierte di gitale Filter benötigen, um die Frequenzgänge der Mikrofone auszugleichen, braucht das vorgestellte Verfahren bzw. die vorgestellte Einrichtung nur die Ausgleichung der Empfind lichkeit. Und das kann entweder mit einem einfachen digitalen Filter oder mit einer analogen Schaltung realisiert werden.

Mit dem vorgestellten Array, in dem im einfachsten Fall zwei einfache Richtmikrofone benutzt werden, werden Bündelungsmaße erreicht, die mit einem einfachen Richtmikrofon nicht er reichbar sind. Ein Array mit Kugelmikrofonen kann diese Er gebnisse erreichen, aber nur wenn das Array mit mehr als zwei Mikrofonen gebaut ist. Außerdem wird vorzugsweise für jedes Mikrofon ein Filter benötigt, um die Frequenzgänge von den verschiedenen Mikrofonen auszugleichen.

Um die Empfindlichkeit der Mikrofone auszugleichen, sollte man die Mikrofone mit einer Schallquelle, die orthogonal zu der Achse der Mikrofone angeordnet ist, anregen, um die Kor rektur der Empfindlichkeit zu berechnen. Aber in der Praxis ist dies nicht immer möglich.

Alternativ ist es auch möglich, die Empfindlichkeit unabhän gig von der Position der Schallquelle auszugleichen. Dies ist aber nur dann möglich, wenn die Schallquelle nur Tieffre quenzanteile hat und deren Wellenlänge viel größer ist als der Abstand zwischen den Mikrofonen. Bei einer Mikrofonanord nung mit zwei Mikrofonen sollte die Wellenlänge z. B. größer als der doppelte Mikrofonabstand sein, während die Wellenlän ge bei der Mikrofonanordnung mit mehr als zwei Mikrofonen größer als die Summe der einzelnen Mikrofonabstände sein sollte.

Die Mikrofone sind darüber hinaus paarweise vorzugsweise so positioniert, daß ihre Hauptachsen auf einer gemeinsamen Ach se liegen. Es sind aber auch Abweichungen hiervon bezüglich eines Kipp- bzw. Verstellwinkels, der z. B. im Bereich zwi schen 0° und 40° variieren kann, und bezüglich eines Versatz abstandes, der z. B. kleiner als der oder gleich dem Mikro fonabstand ist, möglich. In all diesen Abweichungsfällen gibt es vorzugsweise immer ein Bezugsmikrofon mit einer Bezugs hauptachse, gegenüber dem bzw. der die jeweils anderen Mikro fone der Mikrofonanordnung um einen Verstellwinkel zur Hauptachse und einem Versatzabstand angeordnet sind.

Die Signale von den Mikrofonen werden z. B. von einem Block verarbeitet, um die Empfindlichkeit der Mikrofone auszuglei chen. Danach wird die Differenz sowie die Summe von den zwei Signalen gebildet und daraus eine Linearkombination gebildet, um ein Signal mit einer Richtcharakteristik höherer Ordnung als die von den zwei Mikrofonen des Arrays zu erhalten.

Zuletzt wird das Signal mit einem Filter verarbeitet, um den gewünschten Frequenzgang und Empfindlichkeit des Arrays zu erreichen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Mikrofonanordnung ein grenzflächig (an einer "akutischen Grenzfläche"; eine "akutische Grenzfläche" ist in der Akustik eine harte Fläche, z. B. ein Tisch in einem Raum, die Fensterscheibe oder das Dach in einem Auto etc.) aufgebautes Gradientenmikrofon zwei ter Ordnung (Quadrupolmikrofon) ist, weil dadurch der Signal- /Eigengeräuschstörabstand verbessert wird. Dabei wird außer dem der Störabstand zwischen Nutzsignal und Umgebungsgeräusch bei einer Schallaufnahme in Situationen mit hohem Umgebungs geräusch, wie z. B. in Fahrzeugen oder öffentlichen Räumen vergrößert. Die subjektive Verständlichkeit aufgenommener Sprache wird somit in halliger Umgebung, wie z. B. in Räumen mit stark reflektierenden Wänden (Auto, Telefonzelle, Kirche) erhöht.

Das Quadrupolmikrofon besteht aus der Kombination zweier Gra dientenmikrofone erster Ordnung mit nierenförmiger Charakte ristik, deren Ausgangssignale voneinander subtrahiert werden.

Durch diese Maßnahme wird das Bündelungsmaß von 4.8 auf 10 dB erhöht. Das Bündelungsmaß gibt hierbei den Gewinn an, mit dem das in der Mikrofonhauptachse einfallende Nutzsignal gegen über dem diffus einfallenden Störsignal verstärkt wird. Durch die geeignete Anordnung der Einzelmikrofone des Quadrupolmi krofons an einer Grenzfläche wird die Nutzsignalempfindlich keit des Mikrofons um weitere 6 dB gesteigert und der im un teren Frequenzbereich prinzipiell geringe Eigengeräuschab stand von Gradientenmikrofon höherer Ordnung signifikant ver bessert.

Wesentlich an der vorgeschlagenen Lösung ist der im Vergleich zu bisherigen Lösungen geringe Aufwand, mit dem die Nutzsi gnalverbesserung erzielt wird. Gleichzeitig sind die äußeren Abmessungen des Grenzflächenquadrupolmikrofons bei einer ver gleichbaren Richtwirkung geringer als bei bekannten Anordnun gen. Bei der vorgeschlagenen Anordnung werden Interferenzen des eintreffenden Direktschalls mit dem von der Grenzfläche reflektierten Schall, die die Richtwirkung eines grenzflä chennahen Mikrofons stören können, vermieden.

Mit dem grenzflächigen Aufbau des Gradientenmikrofons wird das in der Hauptachse einfallende Mikrofonnutzsignal gegen über dem Mikrofoneigengeräusch um 6 dB angehoben.

Grenzflächig aufgebaute Gradientenmikrofone höherer Ordnung können überall dort sinnvoll eingesetzt werden, wo eine qua litativ hochwertige Aufnahme von akustischen Signalen in ge störter Umgebung benötigt wird. Neben einer hohen Störsignal unterdrückung bewirkt die hohe Richtwirkung des Mikrofons auch eine deutliche Unterdrückung des Nachhalls in Räumen, so daß auch in ruhigen Räumen eine deutliche höhere Sprachver ständlichkeit erzielt wird. Beispiele für den Einsatz der vorgestellten Erfindung können Freisprecheinrichtungen von Telefonen und automatische Spracherkennungssysteme aber auch Konferenzmikrofone sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 8 erläutert.

Die Realisierung der Empfindlichkeitsabgleichung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Wenn die beiden Mikrofone einen annähernd gleichen Frequenzgang aufweisen, ist der Empfind lichkeitsabgleich in einem eingeschränkten Frequenzbereich hinreichend, um über den gesamten Übertragungsbereich das ge wünschte Bündelungsverhalten zu erreichen. In praktischen Fällen ist die Bedingung "gleicher Frequenzgang" in guter Nä herung erfüllt.

Vorteilhaft kann das in der Fig. 2 dargestellte Filter als Tiefpaß mit einer Eckfrequenz von beispielsweise 100 Hz aus geführt werden.

Die möglichen Anwendungen für ein Gradientenmikrofon der zweiten Ordnung sind in allen Fällen, wo man eine gute Über tragung der Sprache in geräuschvollen Umgebungen braucht. Beispielsweise kann es ein Mikrofon für eine Freisprechanlage im Auto oder das Mikrofon für ein Spracherkennungssystem sein, das im Freisprechbetrieb funktioniert.

Automatischer Abgleich der Mikrofonempfindlichkeit

Die vorgestellte Lösung des Problems des Mikrofonempfindlich keitsabgleichs beruht auf einem automatischen Abgleich der Mikrofonsignalpegel während des Betriebs der Mikrofone in ei nem Array. Hierbei ist der vorhandene Umgebungsgeräusch- bzw. der Nutzsignalpegel ausreichend. Die von den Mikrofonen auf genommenen Mikrofonsignalpegel bzw. die -amplituden werden unabhängig von ihrer Phasenlage gemessen und aneinander ange glichen. Dabei muß angenommen werden, daß die an den Mikrofo nen eintreffenden Schalldruckpegel praktisch gleich bzw. die Abweichungen deutlich unter der Toleranz der Mikrofonempfind lichkeit liegen. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn der Ab stand zwischen der vom Schallpegel dominierenden Schallquelle und dem Mikrofonarray deutlich größer als der Abstand zwi schen den abzugleichenden Mikrofonen ist und keine ausgepräg ten Raummoden auftreten. Die Signalpegelmessung kann durch jede Art der Hüllkurvenmessung bzw. durch eine echte Effek tivwertmessung erfolgen. Die Zeitkonstante dieser Messung muß dabei größer als die maximale Signallaufzeit zwischen den ab zugleichenden Mikrofonen sein. Der Empfindlichkeitsabgleich kann durch eine der Signalpegelabweichung entgegenwirkende Verstärkung bzw. Abschwächung durchgeführt werden.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des automatischen Mikrofo nempfindlichkeitsabgleichs für n Mikrofone eines Arrays. Mi krofon 1 ist dabei das Referenzmikrofon, auf dessen Mikrofon signalpegel die Pegel der anderen Mikrofone 2 bis n angegli chen werden. Das Schaltbild besteht aus Blöcken steuerbarer Verstärkung bzw. Abschwächung und Einheiten zur Signalpegel messung. Aus den gemessenen Signalpegeln werden Differenz- bzw. Fehlersignale e_n erzeugt, die als Stellgröße der varia blen Verstärker bzw. Abschwächer dienen. Insgesamt handelt es sich um n - 1 Regler, deren Führungsgröße der Signalpegel des Referenzmikrofons ist. Um die im vorigen Absatz genannte Ab standsbedingung einzuhalten, ist auch ein paarweiser Abgleich benachbarter Mikrofone vorstellbar (in Fig. 3 nicht ge zeigt).

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild des automatischen Mikrofo nempfindlichkeitsabgleichs für zwei Mikrofone, wobei die Si gnalpegel beider Mikrofone geregelt werden. Vorteil dieser Lösung gegenüber der Lösung mit einem ungeregelten Referenz mikrofon nach Fig. 3 ist die geringere Varianz der Aus gangspegel, da auf die mittlere Empfindlichkeit der Mikrofone geregelt werden kann.

Der hier vorgestellte automatische Mikrofonabgleich läßt sich schaltungstechnisch einfach realisieren und erfordert keine weiteren Abgleichschritte, wie z. B. einen aufwendigen aku stischen Abgleich. Selbst für geringe Mikrofonarraystückzah len sind eindeutige Kostenvorteile gegeben. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren einen kontinuierlichen Abgleich, so daß auch über die Zeit auftretende Empfindlichkeitsänderungen der Mikrofone berücksichtigt werden.

Automatischer Abgleich des Mikrofonfrequenzgangs

Bei dem automatischen Abgleich des Mikrofonfrequenzgangs han delt es sich um eine Verallgemeinerung des Mikrofonempfind lichkeitsabgleichs. Für den Frequenzabgleich muß angenommen werden, daß die spektrale Verteilung des an den Mikrofonen eintreffenden Schalls in den zu kompensierenden Frequenzbe reichen ähnlich ist bzw. daß Abweichungen deutlich unterhalb der Toleranzbereiche des Mikrofonfrequenzgangs liegen. Diese Bedingung ist wieder bei einer gegenüber dem Mikrofonabstand weit entfernt liegenden Schallquelle erfüllt (siehe Abstands bedingung weiter oben).

Der Abgleich erfolgt in Teilbändern des Mikrofonübertragungs frequenzbereichs und kann entweder durch eine Entzerrung mit entsprechenden analogen oder digitalen Filtern erfolgen. Im anschaulichsten Fall handelt es sich um eine Filterstruktur parallel (wie in Fig. 5 gezeigt) oder seriell geschalteter Bandpässe, deren Verstärkung unabhängig voneinander gesteuert werden kann. Der Summenfrequenzgang der Filter des ungeregel ten Referenzmikrofons (Abb. 3 fil_x1, fil_x2 . . . fil_xn) ist im gewünschten Übertragungsfrequenzbereich eben. Der Fre quenzgang des Vergleichsmikrofons wird durch Anheben bzw. Ab senken (Verstärken bzw. Dämpfen) der Filterteilbänder (fil_y1, fil_y2 . . . fil_yn) dem des Referenzmikrofons angeglichen. Die dafür erforderlichen Steuersignale g₁, g₂, g_n werden direkt aus den für die einzelnen Frequenzbereiche gewonnenen Fehler signalen abgeleitet (g₁ ~ e₁, g₂ ~ e₂ . . . g_n ~ e_n). Für einen präzisen Abgleich ist gewöhnlich eine hohe Anzahl von Band paßfiltern erforderlich.

Eine deutliche Aufwandsreduzierung der Filterstruktur kann vorgenommen werden, wenn die in bestimmten Frequenzbereichen dominierenden Mikrofonparameter, wie z. B. die Ausführung der Schalleintrittsöffnung, das Front-/Rückvolumen, die Membran nachgiebigkeit und deren elektrische Ersatzschaltbilder be kannt sind und Abweichungen zwischen Mikrofonen auf Änderun gen einzelner Parameter zurückgeführt werden können. Durch entsprechende Entzerrungsfilter, die diese Abweichungen ge zielt rückgängig machen, ist ein Abgleich bei einem ver gleichsweise geringen Aufwand möglich. Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer Abgleichvorrichtung, die aus einem steuerbaren Entzerrungsfilter, Bewertungsfiltern und Pegel meßeinheiten besteht. Das Entzerrungsfilter wird wieder über das Differenzsignal e der Pegelmeßeinheiten angesteuert, wo bei im allgemeinen sowohl der Amplituden- als auch der Pha senfrequenzgang verändert wird.

Die für den Empfindlichkeitsabgleich genannten Vorteile gel ten auch für den automatischen Abgleich des Mikrofonfrequenz gangs.

Einfache Steuerung der Empfindlichkeit von Mikrofonen mit in tegriertem Verstärker, dessen Arbeitspunkt durch eine externe Beschaltung einstellbar ist, z. B. einen Feldeffekttransistor- Vorverstärker (FET-Vorverstärker)

Bei praktisch allen zur Zeit in Telekommunikations- und Kon sumeranwendungen verwendeten Mikrofonkapseln handelt es sich um Elektretwandler mit integriertem Feldeffekttransistor- Vorverstärker. Dieser Vorverstärker dient zur Verringerung der sehr hohen Mikrofonquellimpedanz und zur Verstärkung des Mikrofonsignals. In der Regel handelt es sich hierbei um die Sourceschaltung eines Feldeffekttransistors. Durch Verände rung der Speiseimpedanz und der Versorgungsspannung läßt sich der Arbeitspunkt des Transistors und damit auch die Empfind lichkeit des Mikrofons ändern. Änderungen des Mikrofonfre quenzgangs sind möglich, wenn nicht nur reelle, sondern auch komplexe Speiseimpedanzen zugelassen werden.

Fig. 7 und 8 zeigen jeweils die Schaltung für eine einfa che Empfindlichkeits- und Frequenzgangsteuerung von Elektret- Mikrofonen, die ohne externe, steuerbare Verstärker oder Ab schwächer auskommt. Die einfachste Realisierung besteht in der Empfindlichkeits- und Frequenzgangsteuerung über die Mi krofonversorgungsspannung U_L, die im Fall des automatischen Empfindlichkeitsabgleichs bzw. -ausgleichs direkt aus dem Differenzsignal der gemessenen Schallpegel bzw. Signalpegel U_L = (v . e_n) + U₀ abgeleitet werden kann (v bezeichnet dabei ei nen Verstärkungsfaktor und U eine konstante Spannungsgröße, z. B. Ausgangsspannung vor Empfindlichkeits- und Frequenz gangausgleich). Der Steuerungsbereich der Mikrofonempfind lichkeit über die Versorgungsspannung des Mikrofons liegt bei bis zu 25 dB, je nach Speiseimpedanz (siehe Tabelle 2).

Alternativ ist es auch möglich, die Empfindlichkeits- und Frequenzgangsteuerung derart zu realisieren, daß die Mikro fonspeiseimpedanz Z_L mit einer Steuerspannung U_ST, die im Fall des automatischen Empfindlichkeits- und Frequernzgangab gleichs bzw. -ausgleichs direkt aus dem Differenzsignal der gemessenen Schallpegel bzw. Signalpegel U_ST ≈ ((v . e_n) + U₀') ab geleitet werden kann (v bezeichnet dabei einen Verstärkungs faktor und U₀' eine konstante Spannungsgröße, z. B. Ausgangs spannung vor Empfindlichkeits- und Frequenzgangausgleich).

Eine elektronische Steuerung der Speieseimpedanz Z_L kann für reelle Werte durch einen gesteuerten Feldeffekttransistor und für komplexe Werte durch die Gyratorschaltung erfolgen. Der Steuerungsbereich der Mikrofonempfindlichkeit über die Spei seimpedanz liegt bei bis zu 10 dB in Abhängigkeit der Mikro fonversorgungsspannung (siehe Tabelle 2).

Der Vorteil dieser Art der Empfindlichkeits- und Frequenz gangsteuerung liegt in der Minimierung des Schaltungsaufwands und der damit verbundenen Kosten. Der Steuerungsbereich ist für die meisten Anwendungen ausreichend hoch.

Der erfinderische Schritt bei dem Empfindlichkeits- bzw. Fre quenzgangabgleich ist die Trennung von Amplituden- und Pha seninformation des an den Mikrofonen eintreffenden Schalls, was einen automatischen Abgleich während des Betriebs von Mi krofonen in einem Array ermöglicht. Während die Phasenbezie hung für die Ausbildung der Richtcharakteristik eines Arrays herangezogen wird, steht die Amplitudenbeziehung für einen Abgleich der Mikrofonempfindlichkeiten und der Amplitudenfre quenzgänge zur Verfügung. Herstellungstoleranzen dieser Mi krofonparameter lassen sich damit kompensieren, so daß sich der gewünschte Frequenzgang und die Richtcharakteristik der Gesamtanordnung ausbildet.

Der erfinderische Schritt bei der Empfindlichkeitssteuerung von Mikrofonen mit integriertem FET-Vorverstärker ist die Nutzung der Versorgungsspannung bzw. des Speisewiderstands zur Veränderung des FET-Arbeitspunkts und damit der Verstär kung des FET-Vorverstärkers.

Das vorgestellte Mikrofonabgleichprinzip kann für alle Multi mikrofonanordnungen verwendet werden, deren richtungsabhängi ge Empfindlichkeit durch Ausnützung der Phasenbeziehungen zwischen den Einzelmikrofonsignalen gewonnen wird. Diese Mi krofonanordnungen können überall dort sinnvoll eingesetzt werden, wo eine qualitativ hochwertige Aufnahme von akusti schen Signalen in gestörter Umgebung benötigt wird. Die Richtcharakteristik dieser Anordnungen erlaubt dabei die Ab schwächung von Störschall (Umgebungsgeräusche, Hall) außer halb der Mikrofonhauptachse sowie die Trennung benachbarter Schallquellen (andere Sprecher). Der automatische Mikrofonab gleich ermöglicht durch die Umgehung eines aufwendigen aku stischen Abgleichs erhebliche Kosteneinsparungen bei der Her stellung und ermöglicht so auch den Einsatz von Mikrofon arrays in Konsumeranwendungen wie z. B. in Freisprecheinrich tungen für Kommunikationsendgeräte oder zur Sprachsteuerung von Geräten. Weitere Anwendungen von Mikrofonarrays, bei de nen die Erfindung sinnvoll eingesetzt werden kann, sind Kon ferenzmikrofone.

Das Abgleichprinzip wurde bereits in einer einfachen elektro nischen Schaltung realisiert und auf seine Tauglichkeit mit einem Gradientenmikrofon zweiter Ordnung getestet. Das Gra dientenmikrofon besteht aus der Zusammenschaltung zweier Nie renmikrofone, deren Empfindlichkeit durch die Schaltung auto matisch abgeglichen wird. Die Empfindlichkeitssteuerung des abzugleichenden Mikrofons erfolgt nach dem in Abschnitt 3.3 vorgestellten Prinzip. Der Mikrofonabgleich funktioniert schon bei geringen Umgebungsgeräuschen (Zimmerlautstärke) und ist unabhängig von der Schalleinfallsrichtung.

Die Empfindlichkeitssteuerung von Mikrofonen mit eingebautem FET-Vorverstärker kann außerdem vorteilhaft zur automatischen Aussteuerung von Mikrofonsignalen eingesetzt werden. Diese Schaltungen werden im allgemeinen als "Automatic Gain Con trol" Schaltungen bezeichnet. Anwendungen dieser Schaltungen finden sich in praktisch allen Konsumergeräten, die einen Mi krofonaufnahmekanal besitzen (Kassettenrekorder, Diktiersy steme, (Freisprech-)Telefone).

Tabelle 2

Claims

1. Verfahren zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosignalen in einer störschallerfüllten Umgebung mit folgenden Merkma len:

a) mindestens zwei Mikrofone ( ) werden in bezug auf eine sich in der störschallerfüllten Umgebung befindenden Schall quelle eine Mikrofonanordnung ( ) bildend paarweise in einem vorgegebenen Mikrofonabstand ( ) angeordnet,
b) die Mikrofone ( ), ein erstes Mikrofon ( ) und mindestens ein zweites Mikrofon ( ), werden in bezug auf eine Hauptachse, die durch das erste Mikrofon ( ) festgelegt wird, derart ange ordnet, daß das zweite Mikrofon ( ) um einen vorgegebenen Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) zu der Hauptachse und/oder um einen vorgegebenen Versatzabstand ( ) zu der Hauptachse bzw. dem ersten Mikrofon ( ) angeordnet ist,
c) von den Mikrofonen ( ) aus den aufgenommenen Audiosignalen durch Umwandlung erzeugte elektrische Signale werden derart bearbeitet, daß bei gleichen Schalldruckpegeln an den Mikro fonen ( ) von diesen erzeugte, unterschiedlich starke elektri sche Signale ( ) - unterschiedliche Empfindlichkeiten und/oder unterschiedliche Frequenzgänge der Mikrofone ( ) - automatisch ausgeglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß, wenn das erste Mikrofon ( ) ein erstes elektrisches Signal und jedes zweite Mikrofon ( ) jeweils ein zweites elektrisches Si gnal ( ) erzeugt, das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektrische Signal ( ) bzw. die zweiten elektrischen Signale ( ) paarweise derart bearbeitet werden, daß die je weils unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder Frequenz gänge in den von den Mikrofonen ( ) erzeugten elektrischen Si gnalen ( ) automatisch ausgeglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß beim Ausgleich unterschiedlicher Empfindlichkeiten

a) das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektri sche Signal ( ) gefiltert werden,
b) Signalpegeldifferenzen ( ) aus den gefilterten elektri schen Signalen ( ) gebildet werden,
c) die ungefilterten elektrischen Signale ( ) zumindest teil weise in Abhängigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) be züglich der jeweiligen Signalpegel solange verändert werden, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesentlichen den Wert "0" annehmen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß

a) aus den ungefilterten elektrischen Signalen ( ) jeweils paarweise Summensignale ( ) und Differenzsignale ( ) gebildet werden,
b) aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsigna len ( ) jeweils zur Erzielung einer Richtcharakteristik höhe rer Ordnung durch Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" ein gemeinsames Nutzsignal gebildet wird,
c) das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenz gangs und der gewünschten Empfindlichkeit gefiltert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektrische Signal ( ) beliebig gefiltert, z. B. tief-, hoch- oder bandpaß gefiltert, werden, wenn die Schallquelle im wesentlichen or thogonal zu der Hauptachse ( ) angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektrische Signal ( ) tiefpaßgefiltert werden, wenn die Schallquelle nicht im wesentlichen orthogonal zu der Hauptachse ( ) ange ordnet ist und die Wellenlänge der tiefpaßgefilterten Fre quenzen bei der Mikrofonanordnung ( ) mit zwei Mikrofonen ( ) größer als der doppelte Mikrofonabstand ( ) und bei der Mikro fonanordnung ( ) mit mehr als zwei Mikrofonen ( ) größer als die Summe der einzelnen Mikrofonabstände ( ) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß beim Ausgleich unterschiedlicher Empfindlichkeiten

a) von dem ersten elektrischen Signal ( ) und dem zweiten elektrischen Signal ( ) jeweils Signalpegel gemessen werden,
b) Signalpegeldifferenzen ( ) aus den gemessenen Signalpegel der elektrischen Signalen ( ) gebildet werden,
c) die elektrischen Signale ( ) zumindest teilweise in Abhän gigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) bezüglich der je weiligen Signalpegel solange verändert werden, bis die Si gnalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesentlichen den Wert "0" annehmen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß

a) aus den elektrischen Signalen ( ) jeweils paarweise Sum mensignale ( ) und Differenzsignale ( ) gebildet werden,
b) aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsigna len ( ) jeweils zur Erzielung einer Richtcharakteristik höhe rer Ordnung durch Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" ein gemeinsames Nutzsignal gebildet wird,
c) das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenz gangs und der gewünschten Empfindlichkeit gefiltert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Ausgleich unterschiedlicher Fre quenzgänge

a) das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektri sche Signal ( ) n-fach mit n ∈ N gefiltert werden,
b) von dem gefilterten ersten elektrischen Signal ( ) und dem gefilterten zweiten elektrischen Signal ( ) jeweils Signalpe gel gemessen werden,
c) Signalpegeldifferenzen ( ) aus den gemessenen Signalpegel der gefilterten elektrischen Signalen ( ) gebildet werden,
d) die Filterungen der elektrischen Signale ( ) zumindest teilweise in Abhängigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) bezüglich der jeweiligen Signalpegel solange verändert wer den, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesentli chen den Wert "0" annehmen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektrische Signal ( ) n-fach mit n ∈ N bandpaßgefiltert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) aus dem ersten elektrischen Signal ( ) oder aus einem er sten Gesamtsignal des n-fach gefilterten ersten elektrischen Signals ( ) und aus einem zweiten Gesamtsignal des n-fach ge filterten zweiten elektrischen Signals ( ) jeweils paarweise Summensignale ( ) und Differenzsignale ( ) gebildet werden,
b) aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsigna len ( ) jeweils zur Erzielung einer Richtcharakteristik höhe rer Ordnung durch Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" ein gemeinsames Nutzsignal gebildet wird,
c) das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenz gangs und der gewünschten Empfindlichkeit gefiltert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 2, 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Ausgleich unterschiedlicher Fre quenzgänge

a) das erste elektrische Signal ( ) und/oder das zweite elek trische Signal ( ) zur Entzerrung gefiltert werden,
b) das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektri sche Signal ( ) zur Bewertung gefiltert werden,
c) von dem bewerteten ersten elektrischen Signal ( ) und dem bewerteten zweiten elektrischen Signal ( ) jeweils Signalpegel gemessen werden,
d) Signalpegeldifferenzen ( ) aus den gemessenen Signalpegel der bewerteten elektrischen Signalen ( ) gebildet werden,
e) die Entzerrungsfilterungen der elektrischen Signale ( ) zumindest teilweise in Abhängigkeit von den Signalpegeldiffe renzen ( ) bezüglich der jeweiligen Signalpegel solange verän dert werden, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im we sentlichen den Wert "0" annehmen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß

a) aus dem ersten elektrischen Signal ( ) oder aus dem ent zerrten ersten elektrischen Signal ( ) und aus dem entzerrten zweiten elektrischen Signale ( ) jeweils paarweise Summensi gnale ( ) und Differenzsignale ( ) gebildet werden,
b) aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsigna len ( ) jeweils zur Erzielung einer Richtcharakteristik höhe rer Ordnung durch Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" ein gemeinsames Nutzsignal gebildet wird,
c) das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenz gangs und der gewünschten Empfindlichkeit gefiltert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) aus zwei Richt- bzw. Gradientenmi krofonen gebildet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) aus drei Kugelmikrofonen gebildet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) derart vorgegeben wird, daß der Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) einen Winkel im Bereich zwi schen 0° und 40° aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatzabstand ( ) derart vorgegeben wird, daß der Ver satzabstand ( ) kleiner als der oder gleich dem Mikrofonab stand ( ) ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) an einer "akustischen Grenzfläche" angeordnet wird.

19. Einrichtung zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosigna len in einer störschallerfüllten Umgebung mit folgenden Merk malen:

a) mindestens zwei Mikrofone ( ) sind in bezug auf eine sich in der störschallerfüllten Umgebung befindenden Schallquelle eine Mikrofonanordnung ( ) bildend paarweise in einem vorgege benen Mikrofonabstand ( ) angeordnet,
b) die Mikrofone ( ), ein erstes Mikrofon ( ) und mindestens ein zweites Mikrofon ( ), sind in bezug auf eine Hauptachse, die durch das erste Mikrofon ( ) festgelegt wird, derart ange ordnet, daß das zweite Mikrofon ( ) um einen vorgegebenen Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) zu der Hauptachse und/oder um einen vorgegebenen Versatzabstand ( ) zu der Hauptachse bzw. dem ersten Mikrofon ( ) angeordnet ist,
c) erste Filter ( ) filtern ein von dem ersten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugtes erstes elektrisches Signal und ein von jedem zweiten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugtes zweites elektrisches Signal ( ), wobei die Signale unter schiedliche Empfindlichkeiten und/oder Frequenzgänge aufwei sen,
d) Mittel zum Bilden von Signalpegeldifferenzen ( ) erzeugen paarweise aus den gefilterten elektrischen Signalen ( ) Si gnalpegeldifferenzen ( ),
e) Steuermittel ( ) sind mit den Mitteln zum Bilden von Si gnalpegeldifferenzen ( ) derart verbunden und ausgebildet, daß die ungefilterten elektrischen Signale ( ) zumindest teilweise in Abhängigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) bezüglich der jeweiligen Signalpegel solange verändert werden, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesentlichen den Wert "0" annehmen.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) Summenbildungsmittel ( ) vorgesehen sind, die aus den un gefilterten elektrischen Signalen ( ) jeweils paarweise Sum mensignale ( ) und Differenzsignale ( ) bilden,
b) das Mittel ( ) zur Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen vorgesehen sind, die nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" zur Erzielung einer Richtcharakteri stik höherer Ordnung aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsignalen ( ) jeweils ein gemeinsames Nutzsignal bil den,
c) ein zweites Filter ( ) vorgesehen ist, das das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenzgangs und der ge wünschten Empfindlichkeit filtert.

21. Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Filter ( ) ein Tief-, Hoch- oder Bandpaßfilter ist, wenn die Schallquelle im wesentlichen orthogonal zu der Hauptachse ( ) angeordnet ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste Filter ( ) ein Tiefpaßfilter ist, wenn die Schall quelle nicht im wesentlichen orthogonal zu der Hauptachse ( ) angeordnet ist und die Wellenlänge der tiefpaßgefilterten Frequenzen bei der Mikrofonanordnung ( ) mit zwei Mikrofonen ( ) größer als der doppelte Mikrofonabstand ( ) und bei der Mi krofonanordnung ( ) mit mehr als zwei Mikrofonen ( ) größer als die Summe der einzelnen Mikrofonabstände ( ) ist.

23. Einrichtung zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosigna len in einer störschallerfüllten Umgebung mit folgenden Merk malen:

a) mindestens zwei Mikrofone ( ) sind in bezug auf eine sich in der störschallerfüllten Umgebung befindenden Schallquelle eine Mikrofonanordnung ( ) bildend paarweise in einem vorgege benen Mikrofonabstand ( ) angeordnet,
b) die Mikrofone ( ), ein erstes Mikrofon ( ) und mindestens ein zweites Mikrofon ( ), sind in bezug auf eine Hauptachse, die durch das erste Mikrofon ( ) festgelegt wird, derart ange ordnet, daß das zweite Mikrofon ( ) um einen vorgegebenen Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) zu der Hauptachse und/oder um einen vorgegebenen Versatzabstand ( ) zu der Hauptachse bzw. dem ersten Mikrofon ( ) angeordnet ist,
c) Mittel ( ) zum Messen von Signalpegeln messen Signalpegel aus einem von dem ersten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeug ten ersten elektrischen Signal ( ) und aus einem von jedem zweiten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugten zweiten elek trischen Signal ( ), wobei die Signale unterschiedliche Emp findlichkeiten aufweisen,
d) Mittel zum Bilden von Signalpegeldifferenzen ( ) erzeugen paarweise aus den gemessenen elektrischen Signalen ( ) Si gnalpegeldifferenzen ( ),
e) Steuermittel ( ) sind mit den Mitteln zum Bilden von Si gnalpegeldifferenzen ( ) derart verbunden und ausgebildet, daß die elektrischen Signale ( ) zumindest teilweise in Abhängig keit von den Signalpegeldifferenzen ( ) bezüglich der jeweili gen Signalpegel solange verändert werden, bis die Signalpe geldifferenzen ( ) jeweils im wesentlichen den Wert "0" anneh men.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) Summenbildungsmittel ( ) vorgesehen sind, die aus den elektrischen Signalen ( ) jeweils paarweise Summensignale ( ) und Differenzsignale ( ) bilden,
b) das Mittel ( ) zur Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen vorgesehen sind, die nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" zur Erzielung einer Richtcharakteri stik höherer Ordnung aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsignalen ( ) jeweils ein gemeinsames Nutzsignal bil den,
c) ein Filter ( ) vorgesehen ist, das das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenzgangs und der gewünschten Empfindlichkeit filtert.

25. Einrichtung zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosigna len in einer störschallerfüllten Umgebung mit folgenden Merk malen:

a) mindestens zwei Mikrofone ( ) sind in bezug auf eine sich in der störschallerfüllten Umgebung befindenden Schallquelle eine Mikrofonanordnung ( ) bildend paarweise in einem vorgege benen Mikrofonabstand ( ) angeordnet,
b) die Mikrofone ( ), ein erstes Mikrofon ( ) und mindestens ein zweites Mikrofon ( ), sind in bezug auf eine Hauptachse, die durch das erste Mikrofon ( ) festgelegt wird, derart ange ordnet, daß das zweite Mikrofon ( ) um einen vorgegebenen Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) zu der Hauptachse und/oder um einen vorgegebenen Versatzabstand ( ) zu der Hauptachse bzw. dem ersten Mikrofon ( ) angeordnet ist,
c) Filter ( ) filtern ein von dem ersten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugtes erstes elektrisches Signal ( ) und ein von jedem zweiten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugtes zweites elektrisches Signal ( ), wobei die Signale unter schiedliche Frequenzgänge aufweisen, n-fach mit n ∈ N,
d) Mittel ( ) zum Messen von Signalpegeln messen Signalpegel von dem gefilterten ersten elektrischen Signal ( ) und von dem gefilterten,
e) Mittel zum Bilden von Signalpegeldifferenzen ( ) erzeugen paarweise aus den gefilterten elektrischen Signalen ( ) Si gnalpegeldifferenzen ( ),
f) Steuermittel ( ) sind mit den Mitteln zum Bilden von Si gnalpegeldifferenzen ( ) derart verbunden und ausgebildet, daß die Filterungen der elektrischen Signale ( ) zumindest teil weise in Abhängigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) be züglich der jeweiligen Signalpegel solange verändert werden, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesentlichen den Wert "0" annehmen.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, daß das Filter ( ) ein Bandpaßfilter ist.

27. Einrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch ge kennzeichnet, daß

a) Summenbildungsmittel ( ) vorgesehen sind, die aus dem er sten elektrischen Signal ( ) oder aus einem ersten Gesamtsi gnal des n-fach gefilterten ersten elektrischen Signals ( ) und aus einem zweiten Gesamtsignal des n-fach gefilterten zweiten elektrischen Signals ( ) jeweils paarweise Summensi gnale ( ) und Differenzsignale ( ) bilden,
b) das Mittel ( ) zur Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen vorgesehen sind, die nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" zur Erzielung einer Richtcharakteri stik höherer Ordnung aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsignalen ( ) jeweils ein gemeinsames Nutzsignal bil den,
c) ein Filter ( ) vorgesehen ist, das das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenzgangs und der gewünschten Empfindlichkeit filtert.

28. Einrichtung zum Aufnehmen und Bearbeiten von Audiosigna len in einer störschallerfüllten Umgebung mit folgenden Merk malen:

a) mindestens zwei Mikrofone ( ) sind in bezug auf eine sich in der störschallerfüllten Umgebung befindenden Schallquelle eine Mikrofonanordnung ( ) bildend paarweise in einem vorgege benen Mikrofonabstand ( ) angeordnet,
b) die Mikrofone ( ), ein erstes Mikrofon ( ) und mindestens ein zweites Mikrofon ( ), sind in bezug auf eine Hauptachse, die durch das erste Mikrofon ( ) festgelegt wird, derart ange ordnet, daß das zweite Mikrofon ( ) um einen vorgegebenen Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) zu der Hauptachse und/oder um einen vorgegebenen Versatzabstand ( ) zu der Hauptachse bzw. dem ersten Mikrofon ( ) angeordnet ist,
c) Entzerrungsfilter ( ) filtern ein von dem ersten Mikrofon ( ) durch Umwandlung erzeugtes erstes elektrisches Signal ( ) und ein von jedem zweiten Mikrofon ( ) durch Umwandlung er zeugtes zweites elektrisches Signal ( ), wobei die Signale un terschiedliche Frequenzgänge aufweisen,
d) Bewertungsfilter ( ) filtern das erste elektrische Signal ( ) und das zweite elektrische Signal ( ),
e) Mittel ( ) zum Messen von Signalpegeln messen Signalpegel von dem gefilterten ersten elektrischen Signal ( ) und von dem gefilterten zweiten elektrischen Signal ( ),
f) Mittel zum Bilden von Signalpegeldifferenzen ( ) erzeugen paarweise aus den gefilterten elektrischen Signalen ( ) Si gnalpegeldifferenzen ( ),
g) Steuermittel ( ) sind mit den Mitteln zum Bilden von Si gnalpegeldifferenzen ( ) derart verbunden und ausgebildet, daß die Entzerrungsfilterungen der elektrischen Signale ( ) zumin dest teilweise in Abhängigkeit von den Signalpegeldifferenzen ( ) bezüglich der jeweiligen Signalpegel solange verändert werden, bis die Signalpegeldifferenzen ( ) jeweils im wesent lichen den Wert "0" annehmen.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) Summenbildungsmittel ( ) vorgesehen sind, die aus dem er sten elektrischen Signal ( ) oder aus dem entzerrten ersten elektrischen Signal ( ) und aus dem entzerrten zweiten elek trischen Signal ( ) jeweils paarweise Summensignale ( ) und Differenzsignale ( ) bilden,
b) das Mittel ( ) zur Bildung von Linearkombinationen und/oder Laufzeitverzögerungen vorgesehen sind, die nach dem "Delay-and-Sum-Prinzip" zur Erzielung einer Richtcharakteri stik höherer Ordnung aus den jeweiligen Summensignalen ( ) und Differenzsignalen ( ) jeweils ein gemeinsames Nutzsignal bil den,
c) ein Filter ( ) vorgesehen ist, das das Nutzsignal ( ) zur Erzielung des gewünschten Frequenzgangs und der gewünschten Empfindlichkeit filtert.

30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, da durch gekennzeichnet, daß, wenn das Mikrofon ( ) als ein Mikrofon mit integrierten Verstärker, dessen Arbeitspunkt durch eine externe Beschaltung einstellbar ist, ausgebildet ist, die Steuermittel ( ) derart ausgebildet sind, daß

a) über eine Mikrofonversorgungsspannung ( ), die sich aus der Summe einer konstanten Spannung ( ) und des Produkts von Signalpegeldifferenzsignal ( ) und Verstärkungsfaktor ( ) er gibt, die Empfindlichkeit und/oder der Frequenzgang steuerbar ist oder
b) über eine physikalische Steuergröße, die proportional zu dem Produkt aus Signalpegeldifferenzsignal ( ) und Verstär kungsfaktor ( ) ergänzt durch eine konstante Größe ( ) ist, ei ne Mikrofonspeiseimpedanz ( ) derart einstellbar ist, daß die Empfindlichkeit und/oder der Frequenzgang steuerbar ist.

31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, da durch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) zwei Richt- bzw. Gradientenmikrofone aufweist.

32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, da durch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) drei Kugelmikrofone aufweist.

33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, da durch gekennzeichnet, daß der Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) derart vorgegeben ist, daß der Kipp- bzw. Verstellwinkel ( ) einen Winkel im Bereich zwi schen 0° und 40° aufweist.

34. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, da durch gekennzeichnet, daß der Versatzabstand ( ) derart vorgegeben ist, daß der Versatz abstand ( ) kleiner als der oder gleich dem Mikrofonabstand ( ) ist.

35. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, da durch gekennzeichnet, daß die Mikrofonanordnung ( ) an einer akustischen Grenzfläche an geordnet ist.