EP4434236B1

EP4434236B1 - Verfahren zum eliminieren von raummoden und digitaler signalprozessor sowie lautsprecher dafür

Info

Publication number: EP4434236B1
Application number: EP22818621.9A
Authority: EP
Inventors: Christian Frick
Original assignee: Adam Audio GmbH
Current assignee: Adam Audio GmbH
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2025-12-17
Anticipated expiration: 2042-11-14
Also published as: EP4434236A1; US20250037692A1; WO2023088842A1; CH719150A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Eliminieren von Raummoden, die sich beim Abspielen eines Nutzersignals durch einen Haupt-Lautsprecher als Resonanzen in einem Raum bilden.

Technischer Hintergrund

In jedem Raum, z.B. in Aufnahmestudios, bilden sich bei bestimmten Frequenzen Resonanzen aus, sogenannte Raummoden. Diese sind im Verhältnis zu anderen Tönen, die mit gleichem Pegel abgespielt werden, im Pegel verzerrt und anhaltender und werden als störend empfunden.
Eine Raummode kann sich ausbilden, wenn eine halbe Wellenlänge eines Tons oder eines ganzzahligen Vielfachen davon genau der Raumlänge, -breite oder einer anderen wichtigen Abmessung des Raums entspricht, in dem der Ton erzeugt wird. Zum Vergleich kann die Anregung einer Gitarrensaite hinzugezogen werden, bei der sich Grundtöne und Obertöne bilden. Die Frequenzen der störenden Raummoden sind im Bassbereich, wobei höhere Obertöne weniger ausgeprägt sind.
Gewollt ist, dass die ursprünglichen Töne eines abgespielten Nutzersignals in allen Frequenzen vollständig und korrekt gehört werden und danach abklingen, wie wenn der Raum unendlich gross wäre. Es sollen keine Töne des Ursprungssignals unterdrückt, angehoben oder zeitlich verändert werden. An den Wänden des Raums reflektierte Töne sind an sich zugelassen, ausser in den Frequenzen der Raummoden.
Bekannte Lösungen für dieses Problem setzen einen Filter ein, welcher die Tonausgabe für problematische Töne dem Problem entsprechend lautstärkebezogen ausgleichen. Diese Lösungen ändern aber den Originalklang des abzugebenden Tonsignals, weshalb davon abzusehen ist.
Bei der US 10490180 oder WO 2017/037341 A1 wird aus einer ersten digitalen Information, die eine durch einen Lautsprecher verursachte Systemimpulsantwort beschreibt, eine zweite digitale Information, die eine auslöschende Impulsantwort beschreibt, abgeschwächt und zeitversetzt addiert. Dazu muss ein Verzögerungswert ermittelt werden.
Der Nachteil an dieser oder jeder anderen Methode, die einen Verzögerungswert ermittelt, ist die Einschränkung, dass die so erzeugte Korrekturantwort nur auf wenige bestimmte Raummoden ausgelegt ist, welche eliminiert werden können. In jedem Raum bilden sich aber eine Vielzahl verschiedener Raummoden aus, beispielsweise in Längs- und Querrichtung, in der Höhe, aber auch in Diagonalen. Je nach Frequenzen sind jeweils andere Raummoden dominierend. Jede Raummode bildet ihre Impulsantwort mit einer anderen, ihr eigenen Verzögerungszeit aus. Massgebend dafür sind die Art dieser Raummode und die Lage von Lautsprecher und Mikrophon. Naturgemäss lässt sich mit einem zeitverzögert angegebenen Korrektursignal nur eine kleine Teilmenge aller Moden auslöschen.
Bei der EP 2357847 wird für einen Lautsprecher an einer vordefinierten Position innerhalb eines Hörraums eine zu entzerrende Verzögerungsantwort zugeordnet. Anschliessend werden Filterkoeffizienten für Allpassfilter berechnet, die jeweils stromaufwärts diesem Lautsprecher angeordnet sind, wobei der Allpassfilter eine solche Übertragungscharakteristik aufweist, dass die entsprechende Verzögerungsantwort einer vordefinierten Zielverzögerung entspricht.
Diese Lösungen haben in der Regel den Nachteil, dass eine präzise Zeitverzögerung ermittelt werden muss, damit das Active Noise Cancelling / Control Signal (ANC Signal) in der richtigen Phasenlage dem Originalsignal überlagert wird. Zudem ist die Rechenleistung sehr hoch, weil das ANC Signal in sehr kurzer Zeit berechnet und mit hoher Auflösung bereitgestellt werden muss, um das Korrektursignal rechtzeitig ausgeben zu können.

Beschreibung der Erfindung

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu beschreiben, welches die vollständige Originaltonfolge einer Vorgabe in einem Raum abspielen und dabei die Ausbildung der Raummoden im Raum verhindern kann. Vorzugsweise soll dies bei einer verhältnismässig geringen Rechenleistung möglich sein, damit eine zeitnahe Korrektur des Originalsignals erfolgen kann, unter Verwendung von handelsüblichen Prozessoren, wie sie beispielsweise in Konsumgüter üblicherweise eingesetzt werden.
Es sind weitere Aufgaben der Erfindung, einen digitalen Signalprozessor (DSP) zu beschreiben, mit welchem dieses Verfahren ausführbar ist, sowie einen Lautsprecher, der den Raum mit dem Nutzer- oder mit einem Korrektursignal beschallen kann, ohne dass Raummoden die Akustik im Raum stören.
Die Aufgaben werden gelöst durch die Ansprüche in den entsprechenden Kategorien. Vorteilhafte Verfahren und Ausführungen sind in den jeweils davon abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemässen Ausführungen werden im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.
Die Lösung der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass in einer zweistufigen Kennwertmessung mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors ein Filter W*(z) erzeugt und abgespeichert wird, welcher die Schallveränderungen eines durch einen Haupt-Lautsprecher in einen Raum ausgesandten Nutzersignals N charakterisiert und abbildet, darunter auch die so erzeugten Raummoden Ñ. Der Filter W erzeugt aus dem digital vorliegenden Nutzersignal N, das vom Haupt-Lautsprecher abgespielt wird, ein verändertes Signal Ñ- zum Löschen der Raummoden Ñ, welches von einem Korrektur-Lautsprecher abgespielt wird. Die beiden Signale löschen sich im Raum gegenseitig aus. Da der Durchlauf durch den Filter W eine gewisse Zeit dt erfordert, bleibt das Originalsignal N vollständig im Raum hörbar und kann nicht gelöscht werden. Das Signal Ñ- kann folglich nur den Teil der Schallwellen im Raum auslöschen, welcher nach dieser Zeit dt noch vorhanden ist. Somit ist gewährleistet, dass das Originalsignal N vollständig im Raum hörbar ist, während die lang anhaltenden Raummoden Ñ nach kurzer Zeit dt ausgelöscht werden. Haupt- und Korrektur-Lautsprecher können ein und derselbe Lautsprecher sein.
Das Nutzersignal N muss als digitales Signal vorliegen oder aus einem analogen Signal digitalisiert werden, damit das erfindungsgemässe Verfahren damit durchgeführt werden kann.
In der ersten Stufe der Kennwertmessung wird in einem Zwischenfilter S'*(z) die Charakteristik der Akustik eines digitalen Signals A nachgebildet und abgespeichert, nachdem es vom Korrektur-Lautsprecher in diesem Raum abgespielt wurde. Dazu wird an einem Mikrophon im Raum das Signal B empfangen und analysiert.
In der zweiten Stufe wird ein Signal C sowohl vom Haupt- als auch vom Korrektur-Lautsprecher in den Raum abgespielt und vom Mikrofon als Signal D empfangen. Zudem wird ein Filter W(z) generiert, welcher das Signal C verändert, bevor es an den Korrektur-Lautsprecher abgegeben wird. Der Filter W wird nun derart verändert und angepasst, bis der Schall am Mikrofon möglichst ausgelöscht wird. Dies ist möglich, da die Charakteristik des Korrektur-Lautsprechers bereits als S'*(z) bekannt ist. Dieser Filter wird schliesslich als W*(z) gespeichert und für die Nutzung des Verfahrens eingesetzt.

Kurze Erläuterung zu den Figuren

Die Erfindung soll nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: ein digitaler Signalprozessor (DSP) zur Verwendung für eine erste Kennwertmessung, wenn separate Haupt-Lautsprecher und Korrektur-Lautsprecher verwendet werden;
Fig. 2: ein digitaler Signalprozessor mit seinen Anschlüssen zur Verwendung für eine zweite Kennwertmessung, wenn separate Haupt-Lautsprecher und Korrektur-Lautsprecher verwendet werden;
Fig. 3: ein digitaler Signalprozessor mit seinen Anschlüssen zur Verwendung für die Nutzung des Verfahrens mit einem Nutzersignal, wenn separate Haupt-Lautsprecher und Korrektur-Lautsprecher verwendet werden;
Fig. 4: ein digitaler Signalprozessor mit seinen Anschlüssen zur Verwendung für eine erste Kennwertmessung, wenn ein gemeinsamer Lautsprecher verwendet wird;
Fig. 5: ein digitaler Signalprozessor mit seinen Anschlüssen zur Verwendung für eine zweite Kennwertmessung, wenn ein gemeinsamer Lautsprecher verwendet wird;
Fig. 6: ein digitaler Signalprozessor mit seinen Anschlüssen zur Verwendung für die Nutzung des Verfahrens mit einem Nutzersignal, wenn ein gemeinsamer Lautsprecher verwendet wird;
Fig. 7: ein schematischer Aufbau eines digitalen Signalprozessors mit seinen Anschlüssen für die Verwendung in den Figuren 1 bis 3, wenn separate Haupt-Lautsprecher und Korrektur-Lautsprecher verwendet werden;
Fig. 8: ein schematischer Aufbau eines digitalen Signalprozessors mit seinen Anschlüssen für die Verwendung in den Figuren 4 bis 6, wenn ein gemeinsamer Lautsprecher verwendet wird;
Fig. 9: ein Raum, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 10: ein digitaler Signalprozessor mit daran angeschlossener Tonelektronik, schematisch dargestellt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 9 ist schematisch ein Raum 10 dargestellt, in dem das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann, beispielsweise ein Aufnahmestudio. Als Raum 10 kann auch ein Konzertsaal oder ein Wohnzimmer dienen. Als Aufnahmestudio weisen die den Raum 10 begrenzenden Wände 13 in der Regel keine rechtwinkligen Ecken zueinander auf, um Raummoden möglichst zu verhindern. Der Raum 10 kann mit optionalen weiteren Lautsprechern 12 ausgestattet sein, welche für das erfindungsgemässe Verfahren ohne Bedeutung und Einfluss sind. Zudem können Möbel wie ein Mischpult und ein Sitz 11 einer Person sowie Computer und Bildschirme jeglicher Art in diesem Raum 10 angeordnet sein. Eine typische Grösse für einen solchen Raum 10 ist 10-100 m2, wobei das Verfahren auch in grösseren und kleineren Räumen 10 sinnvoll eingesetzt werden kann.
Für das erfindungsgemässe Verfahren müssen ein Haupt-Lautsprecher 21 und ein Korrektur-Lautsprecher 22 im Raum 10 angeordnet sein, wobei diese als separate oder, alternativ dazu, auch als ein gemeinsamer Lautsprecher 23 ausgestaltet sein können. Zudem muss ein Mikrofon 30 im Raum angeordnet sein, wobei die oder der Lautsprecher 21, 22, 23 und das Mikrofon 30 mit entsprechender Tonelektronik mit einem digitalen Signalprozessor 60 verbunden sind.
In Fig. 10 ist schematisch der digitale Signalprozessor 60 mit daran angeschlossener Tonelektronik 40 dargestellt. Diese umfasst beispielsweise für jeden der verwendeten Lautsprecher 21, 22, 23 je einen Digital-Analog-Wandler 41 jeglicher Art, allenfalls einen Vorverstärker 42 und einen Leistungsverstärker 43, während das Mikrofon 30 mit einem Mikrofonverstärker 44 und mit einem Analog-Digital-Wandler 45 verbunden ist, wobei Leitungen 46 für die Verbindungen dienen können. Die Wandler 41, 45 sind schliesslich mit den vorgesehenen Anschlüssen am Signalprozessor 60 verbunden. Alternativ kann die notwendige Tonelektronik 40 im Signalprozessor 60 integriert sein.
Es ist jeweils nur ein Lautsprecher 21, 22, 23 aufgeführt, es können entsprechend aber auch jeweils mehrere Lautsprecher 21, 22, 23 mit den gleichen Funktionen sein, die ebenfalls mit der erforderlichen Tonelektronik 40 verbunden sind.
Mit der in Fig. 9 dargestellten am Signalprozessor 60 verbundenen Vorrichtung können der oder die Lautsprecher 21, 22, 23 Schallwellen 24 in den Raum 10 ausgeben, welche vom Mikrofon 30 erfasst und als Signal in den Signalprozessor 60 weitergeleitet werden können. Zudem bilden sich im Raum 10 Raummoden Ñ aus, wovon hier eine schematisch in Sinusform gestrichelt dargestellt ist. In Fig. 9 sind zwei alternative, bevorzugte Stellen des Mikrofons 30 dargestellt, wobei aber nur ein Mikrofon 30 verwendet wird, und dies auch nur während der Durchführung von Kennwertmessungen. Während der Nutzung des Verfahrens mit einem Nutzersignal N muss kein Mikrofon 30 verwendet werden. Dazu braucht es einzig den Signalprozessor 60 und einen oder zwei daran mit der erforderlichen Tonelektronik 40 angeschlossene Lautsprecher 21, 22, 23.
Prinzipiell ist das Verfahren mit diesen zwei hier genannten Möglichkeiten durchführbar: In der ersten Variante sind jeweils ein Haupt-Lautsprecher 21 und ein von diesem separaten Korrektur-Lautsprecher 22 vorgesehen, in der zweiten sind diese zusammen als ein gemeinsamer Lautsprecher 23 ausgestaltet. Die erste Variante ist in den Figuren 1-3 und 7, die zweite in den Figuren 4-6 und 8 genauer beschrieben.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst im Wesentlichen eine erste und eine zweite Kennwertmessung, dargestellt in den Figuren 1 und 2 resp. 4 und 6 für die erste und zweite Variante, sowie die eigentliche Nutzung mit einem Nutzersignal, dargestellt in den Figuren 3 und 6.
Die Figuren 7 und 8 zeigen die beiden Varianten des Signalprozessors 60 als Schaltschema, zur Durchführung jeweils aller Verfahrensschritte.
In der Folge wird die Erfindung ausführlich beschrieben:
Das erfindungsgemässe Verfahren dient dem Eliminieren von Raummoden Ñ, die sich beim Abspielen eines digitalen Nutzersignals N durch einen Haupt-Lautsprecher 21 als Resonanzen in einem Raum 10 bilden. Es ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a. Einrichtung und Durchführung von Kennwertmessungen, durch
1. i. Positionieren eines Haupt-Lautsprechers 21 und eines Korrektur-Lautsprechers 22 in einem Raum 10, beispielsweise in einem Tonstudio, wobei diese Lautsprecher 21, 22 zwei separate oder ein gemeinsamer Lautsprecher 23 sein können;
  - Positionieren eines Mikrophons 30 in diesem Raum 10;
  - Vorsehen eines digitalen Signalprozessors 60 mit einem Signaleingang 61 zur Eingabe und Bearbeitung von digitalen Signalen A, C, N, einem ersten 62 und einem zweiten 63 Lautsprecherausgang für den Haupt-Lautsprecher 21 und den Korrektur-Lautsprecher 22, die zu einem gemeinsamen Lautsprecherausgang 64 für den gemeinsamen Lautsprecher 23 zusammengefasst sein können, und einem Mikrofoneingang 65 für das Mikrophon 30,
  - Verbindung des Signalprozessors 60, des oder der Lautsprecher 21, 22, 23 und des Mikrofons 30 mit einer Tonelektronik 40, zur Erzeugung und Erfassung von Schallwellen 24 mittels Lautsprecher 21, 22, 23 und Mikrophon 30;
2. ii. Durchführen einer ersten Kennwertmessung, bei der eine erste Transferfunktion S(z), welche die Veränderung eines digitalen Signals A abbildet, nachdem es auf einem Sekundärpfad S, der über den Korrektur-Lautsprecher 22 oder den gemeinsamen Lautsprecher 23 als Schallwellen 24 abgespielt, am Mikrophon 30 aufgenommen und als digitales Signal B erfasst wurde [AS(z)=B], durch einen veränderbaren elektronischen Filter S'(z) nachgebildet wird,
  unter Verwendung eines LMS (Least Mean Square) Moduls zur Durchführung eines numerischen Gradientenverfahrens, vorzugsweise mittels der filtered-x LMS Methode, welches auf Grund der Kenntnis des ursprünglichen Signals A den veränderbaren Filter S'(z) generiert und so lange anpasst, bis das ursprüngliche Signal A, nachdem es diesen Filter S'(z) durchlaufen hat, dem erfassten Signals B am Ende des Sekundärpfades S entspricht und dieses entsprechend an einem elektronischen Subtrahierer 75 möglichst auslöscht [AS(z) - AS'(z) = 0];
3. iii. Abspeichern dieses elektronischen Filters S'*(z), der somit unveränderbar wird;
4. iv. Durchführen einer zweiten Kennwertmessung, bei der eine zweite Transferfunktion Pz, welche die Veränderung eines digitalen Signals C abbildet, nachdem es auf einem Primärpfad P, der über den Haupt-Lautsprecher 21 oder den gemeinsamen Lautsprecher 23 als Schallwellen 24 abgespielt, am Mikrophon 30 aufgenommen und als digitales Signal D erfasst wurde [CP(z)=D], durch einen veränderbaren elektronischen Filter W(z) teilweise nachgebildet wird,
  unter Verwendung des LMS Moduls zur Durchführung eines numerischen Gradientenverfahrens, vorzugsweise mittels der filtered-x LMS Methode, welches auf Grund der Kenntnis des ursprünglichen Signals C, nachdem es den abgespeicherten Filter S'*(z) durchlaufen hat, den veränderbaren Filter W(z) generiert und so lange anpasst, bis das ursprüngliche Signal C, wenn es diesen veränderbaren Filter W(z) und anschliessend den Sekundärpfad S durchläuft, dem Negativen des ursprünglich erfassten Signals D vom Primärpfad P entspricht und dieses entsprechend beim Zusammenführen am Mikrophon 30 minimiert [CP(z) - CWS(z) ≈ 0];
5. v. Abspeichern des elektronischen Filters W*(z), der somit unveränderbar wird;
b. Einrichten und Nutzung des Verfahrens mit einem Nutzersignal N, durch
1. i. Positionieren des Haupt-Lautsprechers 21 und des Korrektur-Lautsprechers 22, oder des gemeinsamen Lautsprechers 23, an denselben Stellen im selben Raum 10 wie bei den Kennwertmessungen, mit derselben dafür erforderlichen Tonelektronik 40 und Anschliessen am digitalen Signalprozessor 60 wie bei Schritt a.;
2. ii. Leiten des digitalen Nutzersignals N zum ersten oder gemeinsamen Ausgang 62, 64 und Abspielen durch den Haupt- oder gemeinsamen Lautsprecher 21, 23, wobei sich Raummoden Ñ im Raum 10 ausbilden;
3. iii. gleichzeitiges Leiten dieses Nutzersignals N durch den zuletzt abgespeicherten Filter W*(z) im Signalprozessor 60 und anschliessendes Weiterleiten zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64, und
  wegen der vom Filter W*(z) beanspruchten Zeit dt verzögertes Abspielen dieses gefilterten Nutzersignals (Ñ-) durch den Korrektur- oder gemeinsamen Lautsprecher 22, 23,
4. iv. wodurch die Raummoden Ñ des digitalen Nutzersignals N, die nach der Zeitverzögerung dt noch im Raum 10 vorhanden sind, gelöscht werden.

Zur Erläuterung wird demnach im Schritt a. zuerst der Raum 10 eingerichtet. Dabei soll darauf geachtet werden, dass der oder die Lautsprecher 21, 22, 23 stets am selben Ort bleiben müssen. Die Kennwertmessungen müssen jeweils nur einmal durchgeführt werden. Danach können beliebige Nutzersignale N so lange abgespielt werden, bis sich die Raumgeometrie im Verhältnis der Lautsprecherpositionen verändert hat. Wird also beispielsweise eine Raumteilung vorgenommen oder die Lautsprecherposition verändert, so werden erneute Kennwertmessungen notwendig. Daher sollte die Position der Lautsprecher 21, 22, 23 sorgsam gewählt werden.
Da Raummoden Ñ in der Regel tieffrequent sind, ist es ratsam, Subwoofer als Lautsprecher 21, 22, 23 zu verwenden, da diese geeignet sind, tieffrequente Töne abzuspielen.
Das Mikrofon 30 kann prinzipiell an einer beliebigen Stelle im Raum 30 angeordnet sein. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, dass das Mikrophon 30 im Schritt a. an einer Stelle positioniert wird, an der entweder im Schritt b. voraussichtlich eine Person 11 sein wird, oder nahe einer Wand 13 des Raums 10, welche vom Haupt-Lautsprecher 21 weit entfernt ist.
Das Ziel der ersten Kennwertmessung, dargestellt in Fig. 1 und 4, ist die Ermittlung und Abspeicherung des unveränderbaren elektronischen Filter S'*(z), der für die zweite Kennwertmessung, dargestellt in Fig. 2 und 5, benötigt wird. Dazu wird der veränderbare Filter S'(z) so lange durch das LMS Modul verändert und angepasst, bis das Signal, das aus dem Subtrahierer 75 [AS'(z) - B] im zweiten Eingang 72 ins LMS Modul abgegeben wird, minimal, möglichst null ist. Solange dies nicht der Fall ist, verändert das LMS Modul den veränderbaren Filter S'(z) weiter. Das Originalsignal A, das im ersten Eingang 71 ins LMS Modul eingeht, dient ihm dabei als Referenz. Der veränderbare Filter S'(z) bildet die Transferfunktion S(z) auf dem Sekundärpfad elektronisch ab. Dies bedeutet, dass sich ein Signal A, welches den Filter S'(z) durchläuft, gleich verändert, wie das Signal A, das den Sekundärpfad über Lautsprecher 22, 23 und Mikrophon 30, zwischenzeitlich als Schallwelle 24, durchläuft. Zu dieser Veränderung gehören auch alle raumbedingten Verzerrungen und Raummoden Ñ, die sich im Raum 10 ausbreiten und noch lange nach Abgabe eines Impulses nachschwingen.
Die Nachbildung wird mit Hilfe des LMS Modul eingestellt und dauert ca. zwischen 10 und 30 Sekunden, dann kann der ermittelte, veränderbare Filter S'(z) als unveränderbarer Filter S'*(z) abgespeichert werden. Er wird nur für die zweite Kennwertmessung gebraucht, nicht aber für die spätere Nutzphase. Als Signal A kann ein beliebiges Signal verwendet werden, welches einen ausreichenden Frequenzanteil an allen relevanten tiefen Frequenzen hat. Weisses oder, bevorzugt, rosa Rauschen hat sich als zweckmässig erwiesen.
Anschliessend kann der Signalprozessor 60 für diese zweite Kennwertmessung eingerichtet werden. Am Ort des früheren veränderbaren Filters S'(z) ist nun der veränderbare Filter W(z). Sein Ausgang führt zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64 und schliesslich zum Korrektur-Lautsprecher 22 oder zum gemeinsamen Lautsprecher 23, wie in Fig. 2 und 5 dargestellt. Alternativ kann ein weiterer Signalprozessor 60 verwendet werden, der für diese zweite Kennwertmessung eingerichtet ist.
Ziel dieser zweiten Kennwertmessung, dargestellt in Fig. 2 und 5, ist die Ermittlung und Abspeicherung des unveränderbaren elektronischen Filters W*(z), der schliesslich für die Nutzung gemäss Fig. 3 und 6 gebraucht wird. Diese zweite Kennwertmessung ist abgeschlossen, wenn das Signal D, das vom Mikrofon 30 an das LMS Modul geleitet wird, möglichst ausgelöscht ist.
Es ist zu beachten, dass das vom Mikrofon 30 weitergeleitete Signal D, das ursprünglich von den Schallwellen 24 vom Primärpfad P, CP(z) stammt, durch den Einsatz des Filters W(z) bald von den Schallwellen 24 vom Sekundärpfad S überlagert und daher verändert wird. Die bestmögliche Auslöschung des Signals D ist erreicht, wenn die Schallwellen, die vom Korrektur-Lautsprecher 22 verursacht sind, möglichst jene kompensieren, welche vom Haupt-Lautsprecher 21 verursacht sind. Dies wiederum bedeutet, dass sich das Signal C auf dem Primärpfad P möglichst gleichsam verändert wie auf dem Weg durch den Filter W(z) mit anschliessendem Weg über den Sekundärpfad S. Da dieser Sekundärpfad S bereits aus der ersten Kennwertmessung in Form des S'*(z) bekannt ist, kann der resultierende Filter W*(z) auf dieselbe Art ermittelt werden wie zuvor S'*(z). Als Ausgangssignal C kann wiederum weisses oder, bevorzugt, rosa Rauschen verwendet werden, das Verfahren dauert ähnlich lange wie das der ersten Kennwertmessung.
Das LMS Modul kann allerdings nur kausale Zusammenhänge in den Signalen aus seinen beiden Eingängen 71, 72 erkennen und darauf reagieren. Es verändert den elektronischen Filter W(z) derart, dass keine Anteile mehr im Signal D vorhanden sind, die einen kausalen Zusammenhang mit dem Signal aus dem Filterplatz 74 aufweisen. Demnach sind beispielsweise Umgebungsgeräusche, die nur in den Eingang 72 ins LMS Modul eingehen, irrelevant und haben keinen Einfluss auf die Kennwertmessung oder auf die Veränderung des elektronischen Filters W(z).
Der Durchlauf des Signals C durch den elektronischen Filter W(z) benötigt eine gewisse Zeitdauer dt. Daher ist das Signal im Sekundärpfad S entsprechend später vom Korrektur-Lautsprecher 22, 23 abgegeben als im Primärpfad P vom Haupt-Lautsprecher 21, 23. Somit kann das Signal im Sekundärpfad S das Originalsignal C im Primärpfad P nicht eliminieren, weil es zu spät ist. Die Raummoden Ñ hingegen schwingen noch lange im Raum 10 nach und breiten sich dort aus. Sie haben einen kausalen Zusammenhang mit dem Originalsignal, von dem sie verursacht wurden, und lassen sich daher vom Korrektur-Lautsprecher 22, 23 eliminieren.
Das Signal C braucht eine Zeit dt zum Durchlaufen des Filters W(z) und zudem eine Zeit dt_s, um den Sekundärpfad zu durchlaufen, wobei bei normalen Verhältnissen dt viel kürzer ist als dt_s. Zudem braucht das Signal C die Zeit dt_p zum Durchlaufen des Primärpfades. Die Anordnung der Lautsprecher in den Figuren 2 und 3 sind nicht repräsentativ, beide Weglängen der Schallwellen 24 zum Mikrofon 30 können gleich lang oder verschieden sein. Die Lautsprecher 21, 22 würden in den meisten Fällen nebeneinander aufgestellt sein. In der Regel ist aber darauf zu achten, die Lautsprecher 21, 22 derart im Raum 10 zu platzieren, dass für die Zeiten dt + dt_s > dt_p gilt, damit auch nicht am Ort des Mikrofons 30 der Originalton ausgelöscht werden kann. Dies passiert, wenn der Korrektur-Lautsprecher 22 und der Ort des Mikrofons 30 sehr nahe beieinander sind und der Haupt-Lautsprecher 21 sehr weit entfernt davon. Allerdings kann dies auch zu guten Resultaten führen. Wenn das Mikrophon 30 zusammen mit dem Korrektur-Lautsprecher 22 beispielsweise nahe der Wand 13 angeordnet sind, welche vom Haupt-Lautsprecher 21 am weitesten entfernt ist, wird dort, aber nur dort, das gesamte Nutzsignal N ausgelöscht. Dadurch entsteht eine Raumakustik, welche suggeriert, dass diese hintere Wand fehlt. All dies ist nur von Bedeutung, wenn der Korrektur-Lautsprecher 22 und der Haupt-Lautsprecher 21 separate Lautsprecher sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass keine der Zeiten dt, dt_s oder dt_p ermittelt werden oder bekannt sind. Sie gehen daher auch nicht in das Verfahren ein. Die Zeitverzögerung dt des verzögerten Abspielens des Korrektur-Lautsprechers 22 entspricht der Zeit, welche das Nutzersignal N für den Durchlauf durch den Filter W*(z) benötigt. Dieser Wert ist allein vom Filter W*(z) bestimmt. Es muss auch keine Verzögerung im System oder im Verfahren eingegeben werden, um das Signal Ñ- in den Sekundärpfad S gewollt später auszusenden.
Vorzugsweise wird ein gemeinsamer Lautsprecher 23 eingesetzt, welchem jene beide Signale N, Ñ- überlagert zugeführt werden, welche einzeln für den Haupt-Lautsprecher 21 und den Korrektur-Lautsprecher 22 vorgesehen waren. Dies ist aus Kostengründen sicher vorteilhaft. Der digitale Signalprozessor 60 kann in diesem Fall direkt im gemeinsamen Lautsprecher 23 angeordnet, vorzugsweise integriert sein.
Falls aber schon ein Lautsprecher vorhanden ist, der weiterhin verwendet werden soll, so kann ein zusätzlicher Korrektur-Lautsprecher 22 verwendet werden. Dieser ist vorzugsweise ein Subwoofer, welcher vorzugsweise dem schon vorhandenen Lautsprecher ähnliche akustische Eigenschaften aufweist, da er kaum hohe Frequenzen abspielen muss. In diesem zusätzlichen Korrektur-Lautsprecher 22 können dann wiederum der digitale Signalprozessor 60 und allenfalls weitere Bestandteile der Tonelektronik 40 angeordnet, vorzugsweise integriert sein.
Für die Nutzung des Verfahrens ist kein Mikrofon 30 mehr notwendig. Vorzugsweise wird dieses nun abgehängt und entfernt. Der oder die Lautsprecher 21, 22, 23 müssen aber an ihren Plätzen bleiben und sind auch für die Nutzung mit der dafür erforderlichen Tonelektronik 40 mit dem Signalprozessor 60 verbunden. Es sollten äquivalente Produkte für die Tonelektronik 40 wie bei den Kennwertmessungen verwendet werden mit möglichst gleichen Kennwerten.
In dieser Phase des Verfahrens werden nur noch die Komponenten des Signalprozessors 60 verwendet, wie sie in Fig. 3 und 6 dargestellt sind. Es wird demnach nur noch der Filter W*(z) verwendet, welcher dem zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63 resp. 64 vorgeschaltet ist. Die Leitungen zu den anderen Komponenten im Signalprozessor 60, insbesondere zum und vom LMS Modul, können demnach unterbrochen werden.
Ein Nutzersignals N wird beim Gebrauch im Signalprozessor 60 gleichzeitig einerseits an den ersten oder gemeinsamen Ausgang 62, 64 und andererseits durch den Filter W*(z) und anschliessend als Signal Ñ- an den zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64 geleitet. Entsprechend wird das Signal N vom Haupt- oder gemeinsamen Lautsprecher 21, 23 etwas früher abgespielt als das Signal Ñ- vom Korrektur- oder gemeinsamen Lautsprecher 22, 23, nämlich um die Zeit dt, welche für den Durchlauf des Filters W*(z) gebraucht wird.
In dieser Zeit dt bilden sich Raummoden Ñ im Raum 10 aus, welche durch den verzögert abgespielten Korrektur-Lautsprecher 22 gelöscht werden. Das Originalsignal bleibt dabei vollständig zu hören.
Das Verfahren löscht keine Töne, die von anderen Quellen stammen als vom digitalen Nutzersignal. Der Filter W*(z) kann nur auf Schallwellen reagieren und diese neutralisieren, welche einen kausalen Zusammenhang mit dem Originalsignal haben und die noch vorhanden sind, nachdem das Nutzersignal N den Filter durchlaufen hat.
Nur die akustischen Schallwellen, die einen kausalen Zusammenhang zum Nutzersignal N haben und nach der Zeitverzögerung dt noch im Raum 10 vorhanden sind, werden gelöscht. Dies sind die Raummoden Ñ.
Im Weitern ist hier der erfindungsgemässe digitale Signalprozessor 60 mit Hilfe der Figuren 7 und 8 beschrieben. Diese zeigen die beiden Varianten des Signalprozessors 60 als Schaltschema, zur Durchführung jeweils aller Verfahrensschritte.
Ein erfindungsgemässer digitaler Signalprozessor 60 zur Verwendung in einem oben beschriebenen Verfahren umfasst:

einen digitalen Signaleingang 61 zum Einspeisen eines digitalen Ausgangssignals A, C oder digitalen Nutzersignals N,
entweder einen ersten und einen zweiten Ausgang 62, 63 zum Anschliessen eines Haupt- und eines Korrektur-Lautsprechers 21, 22, oder einen gemeinsamen Ausgang 64 zum Anschliessen eines gemeinsamen Lautsprechers 23,
einen Mikrophon-Eingang 65, an das für die Kennwertmessungen ein Mikrophon 30 angeschlossen werden kann,
ein LMS Modul zur Durchführung von Algorithmen mit zwei Eingängen 71, 72 und einem Regelausgang 73 zur Durchführung der Kennwertmessungen, wobei sein erster Eingang 71 mit dem digitalen Signaleingang 61 und sein zweiter Eingang 72 mit dem Mikrofon-Eingang 65 verbunden ist,
wobei vor dem ersten Eingang 71 des LMS Moduls mindestens ein Filterplatz 74 angeordnet ist, der während der ersten Kennwertmessung leer und während der zweiten Kennwertmessung mit einem unveränderbaren Filter S'*z belegt sein kann,
ein Filterplatz 70 für einen veränderbaren Filter S'(z), W(z), welcher während den Kennwertmessungen durch den Regelausgang 73 des LMS Moduls verändert werden kann und in welchem nach Abschluss der zweiten Kennwertmessung ein unveränderbarer elektronischer Filter W*(z) abgespeichert werden kann, wobei der Filterplatz 70 eingangsseitig mit dem digitalen Signal-Eingang 61 verbunden ist und ausgangsseitig durch einen ersten Schalter 77 umschaltbar ist, sodass es ausgangsseitig für die erste Kennwertmessung gemeinsam mit dem Mikrofoneingang 65 zu einem Subtrahierer 75 und anschliessend zum zweiten Eingang 72 des LMS Moduls geführt werden kann, und für die zweite Kennwertmessung sowie und für die Nutzung des Verfahrens im Schritt b. mit dem zweiten oder gemeinsamen Lautsprecherausgang 63, 64 verbunden sein kann,
sowie eine Verbindung vom digitalen Signaleingang 61, welche entweder zu einem zweiten Schalter 78 führt, welcher wahlweise eine Verbindung zum ersten oder zweiten Ausgang 62, 63 herstellen kann, oder zum gemeinsamen Ausgang 64, sodass für die erste Kennwertmessung die Verbindung zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64 und für die zweite Kennwertmessung sowie für die Nutzung des Verfahrens die Verbindung zum ersten oder gemeinsamen Ausgang 62, 64 gewährleistet sein kann.

Andere, modifizierte Signalschaltpläne sind auch geeignet, wenn damit die erfindungsgemässen Verfahren durchgeführt werden können.
Fig. 7 zeigt die Variante des digitalen Signalprozessors 60 mit dem ersten und dem zweiten Ausgang 62, 63 zur Verwendung mit zwei separaten Haupt- und Korrektur-Lautsprechern 21, 22, während Fig. 8 die Variante mit dem gemeinsamen Ausgang 64 für den gemeinsamen Lautsprecher 23 zeigt. Ansonsten sind die beiden Ausführungen mit wenigen Unterschieden weitgehend gleich.
Mit diesen hier dargestellten beiden Varianten des Signalprozessors 60 lassen sich sowohl beide Kennwertmessungen als auch die Nutzung des Verfahrens durchführen. Dazu sind ein erster Schalter 77 und, in der Variante nach Fig. 7, auch ein zweiter Schalter 78 angeordnet. Mit denen lässt sich der Signalprozessor 60 für jede Nutzung konfigurieren.
Der erste Schalter 77 ist am Ausgang des Filters 70, der mit S'(z), W(z) oder W*(z) besetzt sein kann, angeordnet und kann wahlweise zum Subtrahierer 75 oder zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64 führen. Für die erste Kennwertmessung wird der erste Schalter 77 zum Subtrahierer 75 verbunden, damit das Signal aus dem Ausgang des Filters 70 vom Mikrofonsignal B, das beim Mikrofoneingang 65 eingeht, subtrahiert wird. Danach, für die zweite Kennwertmessung, sowie für die Nutzung des Verfahrens, wird der erste Schalter 77 das Signal vom Filter 70 zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang 63, 64 führen.
In der zweiten Kennwertmessung erhält der Subtrahierer 75 kein zweites Signal zum Subtrahieren und leitet demnach das Signal D unverändert zum LMS Modul. Bei der Nutzung des Verfahrens wird bekanntlich kein Mikrofon verwendet. Ein Unterbrecher 79 kann daher nach dem Mikrofoneingang 65 vorgesehen sein, um Störungen zu vermeiden.
Weitere Unterbrecher 79 können vor oder nach dem Filterplatz 74 und/oder am Regelausgang 73 des LMS Moduls angeordnet sein. Sie alle können während der Nutzung des Verfahrens die Leitungen unterbrechen. Bei den Kennwertmessungen müssen sie aber eine Verbindung gewährleisten. Die Unterbrecher 79 sind optional und können auch weggelassen werden.
Ein weiterer Schalter 78, siehe Fig. 7, ist ausschliesslich notwendig, wenn der Signalprozessor über einen ersten und einen zweiten Ausgang 62, 63 verfügt. Dieser Schalter 78 kann ein Signal A, C, N aus dem Signaleingang 61 entweder zum ersten oder zum zweiten Ausgang 62, 63 leiten. Für die erste Kennwertmessung wird der zweite Schalter 78 zum zweiten Ausgang 63 verbunden, damit das Signal A zum Korrektur-Lautsprecher 22 geleitet werden kann, um dessen Charakteristik zu ermitteln. Danach, für die zweite Kennwertmessung sowie für die Nutzung des Verfahrens, wird der Schalter 78 zum ersten Ausgang 62 verbunden. In der zweiten Kennwertmessung wird das Signal C, bei der Nutzung des Verfahrens das Nutzersignal N zum zweiten Ausgang 63 geleitet.
Wie bereits beschrieben können auch hier Unterbrecher 79 angeordnet sein, welche die Verbindungen zum und vom LMS Modul unterbrechen können. Falls diese nicht angeordnet sind, muss das LMS Modul auf andere Weise daran gehindert werden, einen Einfluss auf den unveränderbaren Filter W*(z) auszuüben.
Zusammenfassend muss nach der ersten Kennwertmessung der Schalter 77 und ggf. der Schalter 78 umgeschaltet werden, und nach der zweiten Kennwertmessung kann das Mikrofon entfernt und das LMS Modul mit dem vorgelagerten Filterplatz 74 abgekoppelt werden.
Sobald der Raum oder die Position der Lautsprecher 21, 22, 23 geändert werden, können erneut erste und zweite Kennwertmessungen durchgeführt werden. Dazu sind die Schalter 77, 78 wieder entsprechend einzustellen und das LMS Modul mit dem vorgelagerten Filterplatz 74 anzukoppeln. Zudem muss das Mikrofon 30 erneut aufgestellt und angeschlossen werden.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Signalprozessor einen Tongenerator 50 umfassen für die Durchführung der Kennwertmessungen, wobei der Tongenerator vorzugsweise weisses oder rosa Rauschen erzeugen kann.
Erfindungsgemäss wird hier auch ein Lautsprecher 21, 22, 23 beschrieben, der einen erfindungsgemässen digitalen Signalprozessor 60 umfasst, wobei er vorzugsweise ein Subwoofer ist.
Dieser Lautsprecher ist vorzugsweise der Korrektur-Lautsprecher 22 oder der gemeinsame Lautsprecher 23.

Bezugszeichenliste

10: Raum, beispielsweise Aufnahmestudio
11: Sitz einer Person, Person
12: Weitere Lautsprecher, optional
13: Wand des Raumes

21: Haupt-Lautsprecher
22: Korrektur-Lautsprecher
23: gemeinsamer Lautsprecher
24: Schallwellen

30: Mikrofon, Ort des Mikrophons

40: Tonelektronik, allgemein
41: Digital-Analog-Wandler
42: Vorverstärker
43: Leistungsverstärker
44: Mikrofonverstärker
45: Analog-Digital-Wandler
46: Kabel

50: Tongenerator

60: digitaler Signalprozessor
61: Signaleingang für ein digitales Signal
62: erster Ausgang für den Haupt-Lautsprecher
63: zweiter Ausgang für den Korrektur-Lautsprecher
64: Ausgang für den gemeinsamen Lautsprecher
65: Mikrofoneingang

70: Filterplatz, für veränderbaren oder unveränderbaren Filter
71: Erster Eingang zum LMS Modul
72: Zweiter Eingang zum LMS Modul
73: Regelausgang vom LMS Modul zum veränderbaren Filter
74: Filterplatz
75: Subtrahierer zur Differenzbildung beim Zusammenführen zweier Signale
77: Erster Schalter
78: Zweiter Schalter
79: Unterbrecher zur temporären Abkopplung, optional

A: digitales Ausgangssignal, bei der ersten Kennwertmessung
B: digitales Endsignal, bei der ersten Kennwertmessung
C: digitales Ausgangssignal, bei der zweiten Kennwertmessung
D: digitales Endsignal, bei der zweiten Kennwertmessung
N: digitales Nutzersignal für die Nutzung des Verfahrens
Ñ-: gefiltertes Nutzersignal, zum Eliminieren der Raummoden
Ñ: Raummode, die sich auf Grund von abgegebenen Schallwellen im Raum bildet
LMS: LMS Modul zur Durchführung von numerischen Gradientenverfahren
S: Sekundärpfad
S(z): erste Transferfunktion auf dem Sekundärpfad
S'(z): elektronisches Filter, veränderbar und speicherbar
S'*(z): gespeichertes elektronisches Filter S'(z), unveränderbar

P: Primärpfad
P(z): zweite Transferfunktion auf dem Primärpfad
W(z): elektronischer Filter, veränderbar und speicherbar
W*(z): gespeicherter elektronischer Filter W(z), unveränderbar

dt: Zeitverzögerung im elektronischen Filter W(z)
dtp: Durchlaufzeit der Schallwelle im Primärpfad P
dts: Durchlaufzeit der Schallwelle im Sekundärpfad S

Claims

Verfahren zum Eliminieren von Raummoden (Ñ), die sich beim Abspielen eines digitalen Nutzersignals (N) durch einen Haupt-Lautsprecher (21) als Resonanzen in einem Raum (10) bilden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a. Einrichtung und Durchführung von Kennwertmessungen, durch
i. Positionieren eines Haupt-Lautsprechers (21) und eines Korrektur-Lautsprechers (22) in einem Raum (10), beispielsweise in einem Tonstudio, wobei diese Lautsprecher (21, 22) zwei separate oder ein gemeinsamer Lautsprecher (23) sein können;
Positionieren eines Mikrophons (30) in diesem Raum (10);

Vorsehen eines digitalen Signalprozessors (60) mit einem Signaleingang (61) zur Eingabe und Bearbeitung von digitalen Signalen (A, C, N), einem ersten (62) und einem zweiten (63) Lautsprecherausgang für den Haupt-Lautsprecher (21) und den Korrektur-Lautsprecher (22), die zu einem gemeinsamen Lautsprecherausgang (64) für den gemeinsamen Lautsprecher (23) zusammengefasst sein können, und einem Mikrofoneingang (65) für das Mikrophon (30),

Verbinden des Signalprozessors (60), des oder der Lautsprecher (21, 22, 23) und des Mikrophons (30) mit einer Tonelektronik (40), vorzugsweise umfassend je mindestens einen Digital-Analog-Wandler (41), Leistungsverstärker (43), Mikrofonverstärker (44), Analog-Digital-Wandler (45) sowie Kabel (46), zur Erzeugung und Erfassung von Schallwellen (24) mittels Lautsprecher (21, 22, 23) und Mikrophon (30);

ii. Durchführen einer ersten Kennwertmessung, bei der eine erste Transferfunktion (S(z)), welche die Veränderung eines digitalen Signals (A) abbildet, nachdem es auf einem Sekundärpfad (S), der über den Korrektur-Lautsprecher (22) oder den gemeinsamen Lautsprecher (23) als Schallwellen (24) abgespielt, am Mikrophon (30) aufgenommen und als digitales Signal B erfasst wurde [AS(z)=B], durch einen veränderbaren elektronischen Filter (S'(z)) nachgebildet wird,
unter Verwendung eines LMS (Least Mean Square) Moduls zur Durchführung eines numerischen Gradientenverfahrens, vorzugsweise mittels der filtered-x LMS Methode, welches auf Grund der Kenntnis des ursprünglichen Signals (A) den veränderbaren Filter (S'(z)) generiert und so lange anpasst, bis das ursprüngliche Signal (A), nachdem es diesen Filter (S'(z)) durchlaufen hat, dem erfassten Signal (B) am Ende des Sekundärpfades (S) entspricht und dieses entsprechend an einem elektronischen Subtrahierer (75) möglichst auslöscht [AS(z) - AS'(z) ≈ 0];

iii. Abspeichern dieses elektronischen Filters (S'*(z)), der somit unveränderbar wird;

iv. Durchführen einer zweiten Kennwertmessung, bei der eine zweite Transferfunktion (P(z)), welche die Veränderung eines digitalen Signals C abbildet, nachdem es auf einem Primärpfad (P), der über den Haupt-Lautsprecher (21) oder den gemeinsamen Lautsprecher (23) als Schallwellen (24) abgespielt, am Mikrophon (30) aufgenommen und als digitales Signal (D) erfasst wurde [CP(z)=D], durch einen veränderbaren elektronischen Filter (W(z)) teilweise nachgebildet wird,
unter Verwendung des LMS Moduls zur Durchführung eines numerischen Gradientenverfahrens, vorzugsweise mittels der filtered-x LMS Methode, welches auf Grund der Kenntnis des ursprünglichen Signals (C), nachdem es den abgespeicherten Filter (S'*(z)) durchlaufen hat, den veränderbaren Filter (W(z)) generiert und so lange anpasst, bis das ursprüngliche Signal (C), wenn es diesen veränderbaren Filter (W(z)) und anschließend den Sekundärpfad (S) durchläuft, möglichst dem Negativen des ursprünglich erfassten Signals (D) vom Primärpfad P entspricht und dieses entsprechend beim Zusammenführen am Mikrophon (30) minimiert [CP(z) - CWS(z) ≈ 0];

v. Abspeichern des elektronischen Filters (W*(z)), der somit unveränderbar wird;

b. Einrichten und Nutzung des Verfahrens mit einem Nutzersignal (N), durch
i. Positionieren des Haupt-Lautsprechers (21) und des Korrektur-Lautsprechers (22), oder des gemeinsamen Lautsprechers (23), an denselben Stellen im selben Raum (10) wie bei den Kennwertmessungen, mit derselben dafür erforderlichen Tonelektronik (40) und Anschließen am digitalen Signalprozessor (60) wie bei Schritt a.;

ii. Leiten des digitalen Nutzersignals (N) zum ersten oder gemeinsamen Ausgang (62, 64) und Abspielen durch den Haupt- oder gemeinsamen Lautsprecher (21, 23), wobei sich Raummoden (Ñ) im Raum (10) ausbilden;

iii. gleichzeitiges Leiten dieses Nutzersignals (N) durch den zuletzt abgespeicherten Filter (W*(z)) im Signalprozessor (60) und anschließendes Weiterleiten zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang (63, 64), und wegen der vom Filter (W*(z)) beanspruchten Zeit (dt) verzögertes Abspielen dieses gefilterten Nutzersignals (Ñ-) durch den Korrektur- oder gemeinsamen Lautsprecher (22, 23),

iv. wodurch die Raummoden (Ñ) des digitalen Nutzersignals (N), die nach der Zeitverzögerung (dt) noch im Raum (10) vorhanden sind, gelöscht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt a.iv) der digitale Signalprozessor (60) für die zweite Kennwertmessung eingerichtet wird, indem der Ausgang des veränderbaren Filters (W(z)) an den zweiten oder gemeinsamen Ausgang (63, 64) zum Korrektur-Lautsprecher (22) oder zum gemeinsamen Lautsprecher (23) geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrophon (30) im Schritt a. an einer Stelle positioniert wird, an der im Schritt b. voraussichtlich eine Person (11) sein wird, oder nahe einer Wand (13) des Raums (10), welche vom Haupt-Lautsprecher (21) weit entfernt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (10) zwischen 10 und 100 m² groß ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung (dt) des verzögerten Abspielens des Korrektur-Lautsprechers (22) der Zeit entspricht, welche das Nutzersignal (N) für den Durchlauf durch den Filter W*(z) benötigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Lautsprecher (21) und der Korrektur-Lautsprecher (22) separate Lautsprecher sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a. der Korrektur-Lautsprecher (22) an einer Stelle im Raum (10) derart positioniert wird, dass eine Schallwelle (24), welche vom Haupt-Lautsprecher (21) ausgesandt wird, früher beim Mikrophon (30) ankommt als eine Schallwelle (24), welche mit der Zeitverzögerung (dt) später vom Korrektur-Lautsprecher (22) ausgesandt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Lautsprecher (23) eingesetzt wird, welchem jene beide Signale überlagert zugeführt werden, welche einzeln für den Haupt-Lautsprecher (21) und den Korrektur-Lautsprecher (22) vorgesehen waren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b. kein Mikrophon (30) verwendet wird, wobei das Mikrophon (30) vor dem Schritt b. des Verfahrens vorzugsweise abgehängt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Lautsprecher (21) und/oder der Korrektur-Lautsprecher (22), oder ggf. der gemeinsame Lautsprecher (23) Subwoofer sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das numerische Gradientenverfahren ein filtered-x LMS Algorithmus ist.
Digitaler Signalprozessor (60) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend
- einen digitalen Signaleingang (61) zum Einspeisen eines digitalen Ausgangssignals (A, C) oder digitalen Nutzersignals (N),

- entweder einen ersten und einen zweiten Ausgang (62, 63) zum Anschließen eines Haupt- und eines Korrektur-Lautsprechers (21, 22), oder einen gemeinsamen Ausgang (64) zum Anschließen eines gemeinsamen Lautsprechers (23),

- einen Mikrophon-Eingang (65), an den für die Kennwertmessungen ein Mikrophon (30) angeschlossen werden kann,

- ein LMS Modul zur Durchführung von Algorithmen mit zwei Eingängen (71, 72) und einem Regelausgang (73) zur Durchführung der Kennwertmessungen, wobei sein erster Eingang (71) mit dem digitalen Signaleingang (61) und sein zweiter Eingang (72) mit dem Mikrophon-Eingang (65) verbunden ist,

- wobei vor dem ersten Eingang (71) des LMS Moduls ein Filterplatz (74) angeordnet ist, der während der ersten Kennwertmessung leer und während der zweiten Kennwertmessung mit einem unveränderbaren Filter (S'*(z)) belegt ist,

- einen Filterplatz (70) für einen veränderbaren Filter (S'(z), W(z)), welcher während den Kennwertmessungen durch den Regelausgang (73) des LMS Moduls verändert werden kann und in welchem nach Abschluss der zweiten Kennwertmessung ein unveränderbarer elektronischer Filter (W*(z)) abgespeichert werden kann, wobei der Filterplatz (70) eingangsseitig mit dem digitalen Signal-Eingang (61) verbunden ist und ausgangsseitig durch einen ersten Schalter (77) umschaltbar ist, sodass es ausgangsseitig für die erste Kennwertmessung gemeinsam mit dem Mikrophon-Eingang (65) zu einem Subtrahierer (75) und anschließend zum zweiten Eingang (72) des LMS Moduls geführt werden kann, und für die zweite Kennwertmessung sowie und für die Nutzung des Verfahrens im Schritt b. mit dem zweiten oder gemeinsamen Lautsprecherausgang (63, 64) verbunden ist,

- sowie eine Verbindung vom digitalen Signaleingang (61), welche entweder zu einem zweiten Schalter (78) führt, welcher wahlweise eine Verbindung zum ersten oder zweiten Ausgang (62, 63) herstellen kann, oder zum gemeinsamen Ausgang (64), sodass für die erste Kennwertmessung die Verbindung zum zweiten oder gemeinsamen Ausgang (63, 64) und für die zweite Kennwertmessung sowie für die Nutzung des Verfahrens die Verbindung zum ersten oder gemeinsamen Ausgang (62, 64) gewährleistet ist.
Digitaler Signalprozessor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Unterbrecher (79) angeordnet sind, welche für die Nutzung des Verfahrens nach Abschluss der Kennwertmessungen die Verbindung zum ersten und/oder zweiten Eingang (71, 72) des LMS Modul und/oder die Regelverbindung vom LMS Modul zum Filterplatz (70) unterbrechen können.
Digitaler Signalprozessor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Tongenerator (50) umfasst für die Durchführung der Kennwertmessungen, wobei der Tongenerator (50) vorzugsweise ein rosa Rauschen erzeugen kann.
Lautsprecher (21, 22, 23) umfassend einen Digitalen Signalprozessor (60) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei er vorzugsweise ein Subwoofer ist.
Lautsprecher (22, 23) nach Anspruch 15, wobei der Lautsprecher (22, 23) ein Korrektur-Lautsprecher (22) oder ein gemeinsamer Lautsprecher (23) ist.