DE102006027673A1

DE102006027673A1 - Signaltrenner, Verfahren zum Bestimmen von Ausgangssignalen basierend auf Mikrophonsignalen und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102006027673A1
Application number: DE102006027673A
Authority: DE
Inventors: Herbert Buchner; Robert Aichner; Walter Kellermann
Original assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Current assignee: Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-20
Also published as: AU2007260233A1; CN101484938B; DK2027581T3; CN101484938A; ATE547788T1; US20100232621A1; JP2009540378A; EP2027581B1; US8090111B2; WO2007144147A1; AU2007260233B2; EP2027581A1

Abstract

Ein Signaltrenner zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal beschreibt, umfasst einen Quellentrenner zum Empfangen der zwei Mikrophonsignale und zum Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen. Der Quellentrenner ist ausgelegt, um ein erstes Teilsignal zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt der ersten Signalquelle beschreibt und das das erste Ausgangssignal darstellt, und um ein zweites Teilsignal zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer zweiten Signalquelle beschreibt. Der Quellentrenner ist ausgelegt, um Parameter einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals aus dem Mikrophonsignal so einzustellen, dass eine Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist, und um Paramter einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des zweiten Teilsignals aus den Mikrophonsignalen so einzustellen, dass eine Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist. Der Signaltrenner umfasst ferner einen Signalentferner zum Entfernen des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um das zweite Ausgangssignal zu erhalten, in dem das zweite Teilsignal reduziert ist. Der Signaltrenner ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Signaltrenner zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem Mikrophonsignal beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal beschreibt, auf entsprechende Verfahren sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Methode und ein Verfahren zur Wiederherstellung von Rauminformationen bei blinden Quellentrennungssystemen.
In vielen technischen Anwendungen ist es erforderlich, ein Eingangssignal derart zu verarbeiten, dass in einem Ausgangssignal Audioinhalte eines Nutz-Signalanteils im Wesentlichen unverändert gegenüber dem Eingangssignal enthalten sind, während hingegen Audioinhalte eines Stör-Signalanteils in dem Ausgangssignal reduziert sind.
Methoden zur blinden Quellentrennung (im Folgenden auch als BSS bzw. „blind source separation" bezeichnet) wurden entwickelt, um mehrere als statistisch unabhängig angenommene Signale von Punktquellen (z. B. Sprachsignale in einem Raum) zu trennen. Entsprechende Methoden sind beispielsweise in den Veröffentlichungen [1], [2], [3] und [4] beschrieben (vergleiche Literaturverzeichnis).
Mittels mehrerer Sensoren (z. B. Mikrophone) werden Faltungsmixturen der Punktquellen (bzw. Signalquellen) aufgenommen und mit nachgeschalter mehrkanaliger adaptiver Filterung entmischt. Diese Entmischung basiert darauf, dass die Ausgangssignale der mehrkanaligen adaptiven Filterung bis zu statistischen Momenten einer gewissen Ordnung wieder wechselseitig statistisch entkoppelt werden sollen. Zielsetzung der blinden Quellentrennung ist somit, dass idealerweise in jedem Ausgangskanal jeweils nur eines der Quellensignale (also ein Signal von einer Punktquelle bzw. Signalquelle) anliegt. Der Nachteil hierbei ist jedoch, dass durch die jeweils einkanalige Darstellung am Ausgang nach der Entmischung die räumliche Information über die Punktquellen (bzw. Signalquellen) verloren geht (insbesondere Pegelunterschiede und Laufzeitunterschiede zwischen den Sensoren).
Es wird allgemein das Ziel verfolgt, eine räumliche Information über eine räumliche Lage einer Punktquelle bzw. Signalquelle (am Ausgang einer Quellentrennung) wiederherzustellen. Es wurden auf dem genannten Gebiet bereits einige Arbeiten durchgeführt und veröffentlicht, wie im Folgenden beschrieben wird.
Die bekannten Ansätze weisen jedoch noch einige Einschränkungen auf, wie im Folgenden ebenso ausgeführt wird. Dies äußert sich vor allem bei Verwendung von BSS-Verfahren in realistischen Anwendungsszenarien, in denen an den Ausgängen der blinden Signaltrennung (also an den BSS-Ausgängen) jeweils zusätzlich zu einer gewünschten Punktquelle (bzw. Signalquelle) noch Restanteile der jeweils anderen Quellen (also beispielsweise von weiteren Punktquellen bzw. Signalquellen oder Störquellen) vorhanden sind.
Bei manchen gegenwärtigen Systemen nach dem Stand der Technik wird entweder auf eine Rauminformation verzichtet (vergleiche z. B. [1], [2], [3], [4]), oder eine räumliche Information wird durch eine nachgeschaltete Verarbeitung wiederhergestellt.
Hierzu sind aus der Literatur vier Verfahren bekannt:

1. Die räumliche Information wird durch eine nachgeschaltete Filterung der BSS-Ausgangssignale mit künstlichen oder unabhängig von der BSS vorab ermittelten Raumcharakteristika (bzw. Raumimpulsantworten) erzeugt (vergleiche [6], [7], [8]). Beispielsweise zeigt die WO2004/006624 A1 (auch als [8] bezeichnet), Raumimpulsantworten aus einer Datenbank von kopfbezogenen Raumimpulsantworten (engl.: head-related transfer functions, HRTFs) auszuwählen.
2. Bei bestimmten BSS-Verfahren ist es möglich, eine blinde Systemidentifikation durchzuführen (vergleiche [9], [10]), so dass die Rauminformation aus Entmischfiltern des BSS-Systems abgeleitet werden kann. Die räumliche Information kann wiederum durch eine nachgeschaltete Filterung der BSS-Ausgangssignale mit der identifizierten Raumcharakteristik erzeugt werden.
3. Außerdem ist es auch bei Verfahren, die keine blinde Systemidentifikation durchführen, möglich, Rauminformation aus den Entmischfiltern des BSS-Systems abzuleiten. In [19] wurde eine Methode gezeigt, die diese Information durch eine nachgeschaltete Filterung benutzt und damit Ausgangssignale mit einer Raumcharakteristik erzeugt.
4. Bei einem weiteren Konzept werden die ursprünglichen Sensorsignale zusammen mit den Ausgangssignalen einer mehrkanaligen Geräuschreduktion in einem Nachbearbeitungsblock verarbeitet (vergleiche [5]).

Eine mehrkanalige Geräuschreduktion ist wie eine blinde Quellentrennung (BSS) ebenfalls ein Verfahren zur Verbesserung von bestimmten gewünschten Signalen (Punktquellen bzw. Signalquellen), welches jedoch im Gegensatz zu BSS auf einer Stationaritätsannahme der jeweiligen Störquelle basiert (vergleiche z. B. [11]).
Wie beispielsweise in [5] gezeigt, werden bei dem genannten Ansatz die Ausgangskanäle des mehrkanaligen Geräuschreduktionssystems y_P(n) mit jeweils einkanaligen adaptiven Filtern verbunden, welche als Referenzsignale d_P(n) die verzögerten Mikrophonsignale miteinbeziehen (vergleiche 1 in [5]). Adaptive zeitdiskrete Filter stellen eine weit verbreitete Technik in der digitalen Signalverarbeitung dar (vergleiche [12]). Das bekannte Prinzip besteht darin, Filterkoeffizienten so zu bestimmen, dass das Ausgangssignal des Systems bei bekanntem Eingangssignal einem Referenzsignal angenähert wird (vergleiche [12]). Dies wird bei dem Konzept gemäß [5] erreicht durch eine Minimierung eines Fehlersignals e_P(n) = d_P(n) – y_P(n) nach einem bestimmten Kriterium (z. B. nach einem mittleren quadratischen Fehler).
Mit den oben beschriebenen vier Verfahren wird eine räumliche Position einer gewünschten Punktquelle (bzw. Signalquelle) korrekt wiedergegeben. Allerdings haben alle drei beschriebenen Verfahren den Nachteil, dass zusätzlich zu der gewünschten Punktquelle auch die noch vorhandenen Restanteile der jeweils anderen Quellen (also der weiteren Signalquellen bzw. Störquellen) auf dieselbe räumliche Position abgebildet werden.
Ein weiteres Verfahren, das sowohl die räumliche Information der gewünschten Punktquelle berücksichtigt, als auch das Problem der Abbildung auf den gleichen Ort vermeiden soll, wurde in [13] vorgeschlagen. Der Ansatz gemäß [13] basiert auf einer gemeinsamen Optimierung von zwei oder mehr gekoppelten BSS-Kriterien. Dies führt auf zwei oder mehr nichtlinear miteinander verkoppelte Adaptionsgleichungen, wobei das Auffinden eines globalen Optimums nicht gewährleistet werden kann. Eine Implementierung des Verfahrens gemäß [13] hat ferner gezeigt, dass auch damit die gewünschte Punktquelle und die noch vorhandenen Restanteile der unterdrück ten Quellen (bzw. der weiteren Signalquellen oder Störquellen) auf den gleichen Ort abgebildet werden.
Ferner zeigt [15] ein Verfahren zur Erhaltung einer Zeitverzögerung zwischen zwei Kanälen für zwei-ohrige Hörhilfen durch die Verwendung einer auf einer Wiener-Filterung basierenden Geräuschverringerung. Gemäß [15] werden mehrere Mikrofonsignale zwei getrennten Mehrkanal-Wiener-Filtern zugeführt. Ein Ausgangssignal eines ersten Wiener-Filters, das einen Schätzwert für ein Rauschen darstellt, wird von einem ersten Mikrofonsignal subtrahiert. Ein Ausgangssignal eines zweiten Wiener-Filters, das einen weiteren Schätzwert für ein Rauschen darstellt, wird von einem zweiten Mikrofonsignal subtrahiert. Somit werden durch die Subtraktionen Ausgangssignale erhalten.
In Anbetracht des beschriebenen Stands der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zur Signaltrennung zu schaffen, gemäß dem eine Mehrzahl von Ausgangssignalen basierend auf einer Mehrzahl von Eingangssignalen derart gebildet wird, dass die Ausgangssignale eine räumliche Position einer Nutzsignalquelle mit hinreichender Genauigkeit wiedergeben, dass Störsignale von Störsignalquellen in den Ausgangssignalen reduziert sind, und dass Störsignalreste von den Stör-Signalquellen nicht auf den Ort der Nutzsignalquelle abgebildet werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Signaltrenner gemäß den Ansprüchen 1 oder 12, ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 23 oder 24 sowie durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 25 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß Anspruch 1 einen Signaltrenner zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal beschreibt.
Es ist der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass es vörteilhaft ist, einen Quellentrenner so auszuführen, dass ein erstes von dem Quellentrenner geliefertes Teilsignal im Wesentlichen einen Audioinhalt einer ersten Signalquelle (Nutz-Signalquelle) darstellt (bzw. beschreibt), wobei ferner sichergestellt wird, dass das erste Teilsignal gegenüber einem ersten Eingangssignal des Quellentrenners (z. B. dem ersten Mikrophonsignal) so wenig wie möglich verzerrt ist. Durch die genannte Ausgestaltung des Quellentrenners entspricht somit das erste Teilsignal im Wesentlichen dem von der ersten Signalquelle (Nutz-Signalquelle) gelieferten Signalanteil in dem ersten Eingangssignal des Quellentrenners (also z. B. in dem ersten Mikrophonsignal). Ebenso wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, den Quellentrenner so auszugestalten, dass einzweites von dem Quellentrenner geliefertes Teilsignal im Wesentlichen einen Audioinhalt der zweiten Signalquelle (Stör-Signalquelle) repräsentiert, und dass ferner das zweite Teilsignal gegenüber dem zweiten Eingangssignal des Quellentrenners (z. B. gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal) so wenig als möglich verzerrt ist. Damit entspricht das zweite Teilsignal im Wesentlichen einem Beitrag der zweiten Signalquelle (Stör-Signalquelle) zu dem zweiten Eingangssignal des Signaltrenners (z.B. dem zweiten Mikrophonsignal).
Somit stehen an den Ausgängen des Quellentrenners zwei Teilsignale zur Verfügung, wobei das erste Teilsignal im Wesentlichen den Audioinhalt der ersten Signalquelle (Nutz-Signalquelle) umfasst und gegenüber dem ersten Mikrophonsignal um höchstens eine Maximalverzerrung (oder so wenig als möglich) verzerrt ist, und wobei ferner das zweite Teilsignal im Wesentlichen ein Audiosignalinhalt der zweiten Signalquelle (Stör-Signalquelle) umfasst und um höchstens eine Maximalverzerrung (oder so wenig als möglich) gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal verzerrt ist.
Folglich ist das erste Teilsignal unmittelbar als ein erstes Ausgangssignal nutzbar. Das zweite Teilsignal kann ferner direkt verwendet werden, um den Audioinhalt des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal zu entfernen, wobei durch das Entfernen des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal das zweite Ausgangssignal entsteht.
In der erfindungsgemäßen Weise wird erreicht, dass das erste Teilsignal gegenüber dem ersten Mikrophonsignal so wenig als möglich verzerrt ist. Folglich stimmt eine Phaseninformation des Audioinhalts der ersten Signalquelle in dem ersten Teilsignal mit einer Phaseninformation des Audioinhalts der ersten Signalquelle in dem ersten Mikrophonsignal überein. Eine Phaseninformation eines gegebenenfalls noch in dem ersten Teilsignal enthaltenen Rest-Anteils des Audioinhalts der zweiten Signalquelle weist im Übrigen aufgrund der Begrenzung der Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal und dem ersten Teilsignal eine gleiche Phaseninformation auf wie der Audioinhalt der zweiten Signalquelle in dem ersten Mikrophonsignal. Durch die Begrenzung der Verzerrung bei der Bildung des Teilsignals wird somit erzielt, dass der Audioinhalt der zweiten Signalquelle in dem ersten Teilsignal bzw. in dem ersten Ausgangssignal auf einen anderen Ort (typischerweise auf den Ort der zweiten Signalquelle) abgebildet wird als der Audioinhalt der ersten Signalquelle.
Eine Verzerrung des Audioinhalts der zweiten Signalquelle in dem zweiten Teilsignal gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal ist ferner ebenso begrenzt. Daher eignet sich das zweite Teilsignal hervorragend, um den Audioinhalt der zweiten Signalquelle aus dem zweiten Mikrophonsignal beispielsweise durch eine einfache Differenzbildung zu entfernen. Da nämlich das zweite Teilsignal im Wesentlichen dem Anteil der zweiten Signalquelle in dem zweiten Mikrophonsignal in unverzerrter Weise entspricht, stellt die Diffe renz zwischen dem zweiten Mikrophonsignal und dem zweiten Teilsignal im Wesentlichen den von der ersten Signalquelle stammenden Audioinhalt in dem zweiten Mikrophonsignal dar.
Da ferner das zweite Teilsignal gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal nur begrenzt verzerrt bzw. in einer Phase verändert ist, repräsentiert das zweite Teilsignal die zweite Signalquelle an ihrer korrekten räumlichen Position. Somit wird durch den Signalentferner der Audioinhalt der zweiten Signalquelle räumlich korrekt entfernt, wodurch der Rest-Anteil des Audioinhalts der zweiten Signalquelle in dem zweiten Ausgangssignal minimiert wird.
In dem zweiten Teilsignal ist ferner ein Rest-Signalanteil der ersten Signalquelle in Bezug auf das zweite Eingangssignal (z.B. das zweite Mikrofonsignal) räumlich korrekt dargestellt. Dadurch wird vermieden, dass bei einem Entfernen des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrofonsignal (z.B. durch Differenzbildung) durch den Rest-Signalanteil der ersten Signalquelle ein räumlich falsch lokalisierter Anteil des Audioinhalts der ersten Signalquelle eingeführt wird.
Ferner kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Quellentrenners der Signalentferner besonders einfach ausgelegt werden, da die Verzerrung zwischen dem zweiten Mikrophonsignal und dem zweiten Teilsignal durch den Quellentrenner begrenzt ist.
Der erfindungsgemäße Signaltrenner bietet somit den wesentlichen Vorteil, dass aufgrund der Begrenzung der Signalverzerrung in dem Quellentrenner die Ausgangssignale des Quellentrenners unmittelbar und ohne eine weitere Nachverarbeitung eine räumliche Lage der ersten Signalquelle und der zweiten Signalquelle beschreiben. Während das erste Teilsignal unmittelbar den von der Signalquelle stammenden Anteil in dem ersten Mikrophonsignal beschreibt, wird der Anteil der ersten Signalquelle in dem zweiten Mikrophonsig nal durch ein einfaches Entfernen des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal erhalten. Das erste Ausgängssignal und das zweite Ausgangssignal beschreiben somit in korrekter Weise eine räumliche Lage der ersten Signalquelle, wie sie an den Orten der Schallaufnehmer wahrnehmbar ist, wobei Störungen durch die zweite Signalquelle in den Ausgangssignalen weitgehend unterdrückt sind.
Im Übrigen kann als Quellentrenner ein herkömmlicher Quellentrenner verwendet werden, der an seinen Ausgängen einkanalige Repräsentationen der Audioinhalte der verschiedenen Signalquellen liefert, wobei der herkömmliche Quellentrenner lediglich für eine Begrenzung oder Minimierung einer Verzerrung zwischen seinem ersten Eingang (für das erste Mikrophonsignal) und seinem ersten Ausgang (für das erste Teilsignal) sowie für eine Begrenzung oder Minimierung einer Verzerrung zwischen seinem zweiten Eingang (für das zweite Mikrophonsignal) und seinem zweiten Ausgang (für das zweite Teilsignal) ausgelegt sein muss.
Ferner bietet der erfindungsgemäße Signaltrenner den Vorteil, dass Rest-Anteile der Stör-Signalquellen hinsichtlich ihrer räumlichen Lage gegenüber den Eingangssignalen bzw. Mikrofonsignalen nicht verändert werden, dass also Restsignale von den Störsignalquellen auf dem ursprünglichen bzw. tatsächlichen Ort der Störsignalquellen abgebildet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Quellentrenner ausgelegt, um die Audioinhalte der zumindest zwei Signalquellen (also der Nutz-Signalquelle und der Stör-Signalquelle) aufgrund deren räumlichen Lage in dem Raum oder aufgrund deren statistischen Eigenschaften zu trennen. Eine Trennung der Signalquellen aufgrund deren Korrelationseigenschaften ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall die Signaltrennung blind bzw. ohne irgendeine Vorkenntnis über die räumliche Lage der Signalquellen bzw. über eine Schallausbreitung in dem Raum erfolgt. Somit benötigt der Quellentrenner nur ein minimales Maß an Vorab- Informationen, nämlich Information über die Korrelationseigenschaften bzw. die Signalstatistik der von den Signalquellen erzeugten Signale.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Quellentrenner ausgelegt, um die Parameter der Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals in Abhängigkeit von einem Maß für die Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal zu bestimmen, und um die Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal nach oben zu begrenzen. In anderen Worten, die Parameter der Verarbeitungsvorschrift für die Bestimmung. des ersten Teilsignals und des zweiten Teilsignals werden derart bestimmt, dass die Verzerrung nach oben hin begrenzt ist. Dies kann beispielsweise durch die Vorgabe eines vorgegebenen Werteraums für die Parameter der Verarbeitungsvorschrift erfolgen, wobei der Werteraum so gewählt ist, dass die Verzerrung kleiner als eine maximale Verzerrung ist. Beispielsweise kann vorgegeben sein, dass das erste Teilsignal sich von dem ersten Mikrophonsignal gemäß einer vorbestimmten Norm (beispielsweise in einem quadratischen Mittel) um weniger als eine vorgegebene maximale Abweichung unterscheidet.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Quellentrenner ausgelegt, um die Parameter der Verarbeitungsvorschrift derart zu verändern, dass eine Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal und dem ersten Teilsignal verringert wird, falls festgestellt wird, dass die Verzerrung größer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann ferner der Quellentrenner ausgelegt sein, um ein Maß für die Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal (bzw. des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal) bei einer Einstellung oder Optimierung der Parameter der Verarbeitungsvorschrift zu berücksichtigen (vergleiche beispielsweise [14]).
Durch die genannte Maßnahme wird erzielt, dass insgesamt die Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal und dem ersten Teilsignal (bzw. zwischen dem zweiten Mikrophonsignäl und dem zweiten Teilsignal) nach oben hin begrenzt oder minimiert wird.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Quellentrenner ausgelegt, um die Parameter der Verarbeitungsvorschrift (bzw. der Verarbeitungsvorschriften) zur Erzeugung des ersten Teilsignals und des zweiten Teilsignals durch eine Optimierung unter Verwendung einer Kostenfunktion zu ermitteln. Durch die genannte Optimierung kann ein bestmöglichstes Ergebnis erzielt werden, das eine Balance zwischen der Trennung der Signalquellen (statistische Unabhängigkeit zwischen den Teilsignalen) und der Verzerrung aufweist.
Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die vorliegende Erfindung einen Signaltrenner gemäß Anspruch 12.
Der Signaltrenner gemäß Anspruch 10 basiert auf dem Kerngedanken, dass es vorteilhaft ist, mit einem Quellentrenner ein Störsignal von einer Störsignalquelle aus zumindest zwei Mikrophonsignalen zu extrahieren, das dadurch entstehende Teilsignal mit einem einstellbaren Filter zumindest zweimal in verschiedener Weise zu verzerren, das erste verzerrte Teilsignal aus dem ersten Mikrophonsignal zu entfernen und das zweite verzerrte Teilsignal aus dem zweiten Mikrophonsignal zu entfernen. Somit entsteht ein erstes bereinigtes Mikrophonsignal, das das erste Ausgangsignal bildet, sowie ein zweites bereinigtes Mikrophonsignal, das das zweite Ausgangssignal bildet. Ein Parametereinsteller ist ferner ausgelegt, um die Filterparameter bei der Erzeugung des ersten verzerrten Teilsignals und die Filterparameter bei der Erzeugung des zweiten verzerrten Signals unabhängig voneinander einzustellen, so dass aus dem ersten Mikrophonsignal und aus dem zweiten Mikrophon signal verschiedenartig verzerrte Versionen des Störsignals der Störsignalquelle entfernt werden. Der Parametereinsteller ist also ausgelegt, um die Parameter für die Erzeugung des ersten verzerrten Teilsignals und des zweiten verzerrten Teilsignals unabhängig voneinander einzustellen, so dass eine unabhängige Minimierung bzw. Reduzierung des Audioinhalts der Störsignalquelle in den beiden Mikrophonsignalen erfolgt. Dies ist vorteilhaft, da sich der Beitrag der Störsignalquelle in dem ersten Mikrophonsignal von dem Beitrag der Störsignalquelle in dem zweiten Mikrophonsignal unterscheidet, da ja verschiedene Ausbreitungswege zwischen der Störsignalquelle und dem Schallaufnehmern zur Erzeugung der Mikrophonsignale liegen.
Ferner wird durch die adaptive Verzerrung des Teilsignals, die bevorzugt so erfolgt, dass beispielsweise in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal an dem Ausgang des Signalentferners ein Audioinhalt der Störsignalquelle reduziert ist, sichergestellt, dass in dem ersten verzerrten Teilsignal die Störsignalquelle auf die gleiche räumliche Position abgebildet ist wie dies durch das erste Mikrophonsignal beschrieben wird. Die Kombination des ersten verzerrten Teilsignals und des ersten Mikrophonsignals führt somit dazu, dass ein Rest-Anteil des Audioinhalts der Störsignalquelle auf die tatsächlich räumliche Position der Störsignalquelle abgebildet wird.
Analog dazu wird aufgrund der genannten Vorgehensweise der Restanteil der Störsignalquelle in dem zweiten Ausgangssignal auf die tatsächliche Position der Störsignalquelle abgebildet. Somit ist die Position der Störsignalquelle in den beiden Ausgangssignalen korrekt dargestellt, sofern in den Ausgangssignalen Restanteile der Störsignalquelle vorliegen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass die beiden Ausgangssignale im Wesentlichen direkt auf den beiden Eingangssignalen bzw. Mikrophonsignalen basieren, wobei lediglich Signalan teile der Störsignalquellen aus den Eingangssignalen bzw. Mikrophonsignalen entfernt sind. Daher geben die beiden Ausgangssignale auch die räumliche Position der Nutz-Signalquelle korrekt wieder.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Signaltrenners besteht darin, dass der Quellentrenner lediglich in der Lage sein muss, das Signal der Störsignalsquelle aus den beiden Mikrophonsignalen zu extrahieren. Der Quellentrenner muss daher lediglich ein einkanaliges Ausgangssignal liefern, das den Audioinhalt der Stör-Signalquelle wiedergibt. Eine etwaige in dem Quellentrenner auftretende Verzerrung des Teilsignals gegenüber dem Mikrophonsignal wird durch das einstellbare Filter ausgeglichen, wobei das einstellbare Filter das Teilsignal auf zweierlei unabhängig voneinander einstellbare Weise verzerrt, um somit der Tatsache gerecht zu werden, dass aus den beiden Mikrophonsignalen verschiedenartig verzerrte Versionen des Störsignals der Störquelle entfernt werden müssen.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Parametereinsteller ausgelegt, um die Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal und die Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal zu bestimmen, um die Filterparameter des ersten einstellbaren Filters so zu verändern, dass eine Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal verringert wird, und um die Filterparameter des zweiten einstellbaren Filters so zu verändern, dass die Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal verringert wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal und die Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal einfach verwendbare Kriterien dafür sind, ob die Verzerrung des Teilsignals durch das einstellbare Filter bei der Erzeugung des ersten verzerrten Teilsignals und des zweiten verzerrten Teilsignals korrekt eingestellt ist. Da nämlich in dem ersten verzerrten Teilsignal und dem zweiten verzerrten Teilsignal im Wesentlichen nur ein Signalanteil von der Störsignalquelle enthalten ist, wird eine Leistung des ersten bereinigten Mikrophonsignals beispielsweise minimal, wenn das einstellbare Filter so eingestellt ist, dass der Audioinhalt von der Störsignalquelle in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal minimiert ist. Der genannte Sachverhalt kann im übrigen in besonders effizienter Weise in Zeitintervallen ausgenutzt werden, während derer das Signal der Nutz-Signalquelle sehr schwach ist, da dann in den Mikrofonsignalen das Signal von der Stör-Signalquelle dominiert. Eine analoge Aussage gilt auch für die optimale Einstellung der Filterparameter für die Erzeugung des zweiten verzerrten Teilsignals.
Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass unter dem Signal beispielsweise auch ein Block bzw. ein zeitlicher Ausschnitt betrachtet wird, dem beispielsweise eine Energie oder eine (mittlere) Leistung zuordenbar ist.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Parametereinsteller einen Nutzsignal-Erkenner, der ausgelegt ist, um zu erkennen, wenn ein Nutzsignal von einer Nutzsignalquelle mit zumindest einer minimalen Nutzsignalstärke in dem erste Mikrophonsignal und/oder in dem zweiten Mikrophonsignal vorliegt. Der Parametereinsteller ist ferner ausgelegt, um die Filterparameter nur dann zu verändern, wenn kein Nutzsignal mit zumindest der minimalen Nutzsignalstärke vorliegt. Es wurde nämlich erkannt, dass eine Einstellung der Filterparameter dann in einer optimalen Weise durch Minimierung der Leistung der bereinigten Mikrophonsignale erfolgen kann. Liegt nämlich kein oder nur ein sehr geringes Nutzsignal vor, so wird die Leistung der bereinigten Mikrophonsignale zu Null oder zumindest sehr klein, wenn die Filterparameter des einstellbaren Filters so eingestellt sind, dass eine optimale Verringerung des Audioinhalts der Störsignalquelle in den bereinigten Mikrophonsignalen vorliegt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners unter Verwendung eines Quellentrenners mit einer Nebenbedingung, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners unter Verwendung eines Quellentrenners mit einer Nebenbedingung, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners unter Verwendung eines einstellbaren Filters, das das von dem Quellentrenner gelieferte Teilsignal filtert, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockschaltbild eines umkonfigurierbaren erfindungsgemäßen Signaltrenners, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ein Blockschaltbild eines Quellentrenners zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Signaltrenner;
6 ein Signalflussplan für ein erfindungsgemäßen Signaltrenner unter Verwendung von Signalen im Frequenzbereich;
7 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners zum Entfernen von zwei oder mehr Störsignalen aus zumindest zwei Mikrophonsigna len, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Flussdiagramm eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
9 ein Flussdiagramm eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners unter Verwendung eines Quellentrenners mit einer Nebenbedingung, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung gemäß der 1 ist in ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnet. Der Signaltrenner 100 empfängt zwei Mikrophonsignale x₁, x₂ von zwei Mikrophonen bzw. Schallaufnehmern 110, 112. Die Mikrophone bzw. Signalaufnehmer 110, 112 nehmen akustische Signale von zumindest zwei Signalquellen 120, 122 auf, wobei eine erste Signalquelle 120 im Folgenden als Nutz-Signalquelle bezeichnet wird, und wobei eine zweite Signalquelle 122 im Folgenden als Stör-Signalquelle bezeichnet wird. Typischerweise ist die Nutzsignalquelle 120 sowohl durch den ersten Schallaufnehmer 110 als auch durch den zweiten Schallaufnehmer 112 wahrnehmbar. Ebenso ist typischerweise die Störsignalquelle sowohl durch den ersten Schallaufnehmer 110 als auch durch den zweiten Schallaufnehmer 112 wahrnehmbar. Somit umfasst das erste Mikrophonsignal x₁ typischerweise Signalanteile sowohl von der Nutzsignalquelle 120 als auch von der Störsignalquelle 122. Ebenso umfasst auch das zweite Mikrophonsignal x₂ typischerweise Signalanteile sowohl von der Nutzsignalquelle 120 als auch von der Störsignalquelle 122.
Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die Mikrophonsignale x₁ und x₂ nicht direkt bzw. unmittelbarer durch Mikrophone bzw. Schallaufnehmer 110, 112 erzeugt sein müssen, sondern dass beispielsweise die Mikrophonsignale x₁ und x₂ auch durch eine Übertragung von Audiosignalen (beispielsweise über eine analoge oder digitale Datenverbindung) gebildet sein können. Ferner können die Mikrophonsignale x₁, x₂ auch von einem Audio-Wiedergabegerät oder von einem Computer stammen.
Ein blinder Quellentrenner 130 empfängt die beiden Mikrophonsignale x₁, x₂, und erzeugt basierend auf den Mikrophonsignalen x₁, x₂ zwei Teilsignale y₁, y₂. Dabei umfasst das erste Teilsignal y₁ im Wesentlichen einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle 120, während hingegen das zweite Teilsignal y₂ im Wesentlichen einen Audioinhalt der Störsignalquelle 122 umfasst. Das erste Teilsignal y₁ bildet ein erstes Ausgangssignal a₁. Eine optionale Verzögerungseinrichtung 136 verzögert das zweite Mikrophonsignal x₂ und liefert daher ein verzögertes zweites Mikrophonsignal x₂'. Ein Differenzbilder 140 empfängt das verzögerte zweite Mikrophonsignal x₂', und ist ausgelegt, um das zweite Teilsignal y₂ von dem verzögerten zweiten Mikrophonsignal x₂' abzuziehen. Der Differenzbilder 140 bildet somit ein zweites Ausgangssignal a₂ als Differenz zwischen dem verzögerten zweiten Mikrophonsignal x₂' und dem zweiten Teilsignal y₂.
Für den Fall, dass die Verzögerungseinrichtung 136 entfällt, ist im Übrigen das verzögerte zweite Mikrophonsignal x₂' identisch zu dem zweiten Mikrophonsignal x₂.
Basierend auf der strukturellen Beschreibung des erfindungsgemäßen Signaltrenners 100 wird im Folgenden die Funktion desselben erläutert.
Der blinde Quellentrenner 130 ist ausgelegt, um eine blinde Quellentrennung unter Verwendung einer Nebenbedingung durchzuführen. Der blinde Quellentrenner liefert das erste Teilsignal y₁, das im Wesentlichen den Audioinhalt der ersten Signalquelle bzw. Nutzsignalquelle 120 umfasst, und in dem ein Audioinhalt der zweiten Signalquelle bzw. Störsignalquelle 122 um mindestens 3 dB, bevorzugt aber um mindestens 6 dB (besser aber um mindestens 10 dB, oder um mindestens 20 dB) schwächer ist als der Audioinhalt der ersten Signalquelle bzw. Nutzsignalquelle 120. Ferner ist der blinde Quellentrenner 130 ausgelegt, um das zweite Teilsignal y₂ derart zu erzeugen, dass das zweite Teilsignal im Wesentlichen den Audioinhalt der zweiten Signalquelle bzw. Störsignalquelle 122 umfasst, dass also beispielsweise der Audioinhalt der ersten Signalquelle 120 in dem zweiten Teilsignal y₂ um mindestens 3 dB, bevorzugt aber um mindestens 6 dB (besser noch um mindestens 10 dB oder um mindestens 20 dB) schwächer ist als der Audioinhalt der Stör-Signalquelle. Der blinde Quellentrenner 130 liefert somit als die zwei Teilsignale y₁, y₂ zwei Signale, die die Rudioinhalte der ersten Signalquelle 120 und der zweiten Signalquelle 122 im Wesentlichen voneinander getrennt als einkanalige Signale enthalten.
Der blinde Quellentrenner 130 ist ferner ausgelegt, um sicherzustellen, dass eine Verzerrung zwischen dem ersten Teilsignal y₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ kleiner als eine Maximalverzerrung ist, wobei die Maximalverzerrung typischerweise vorgegeben ist. Die Maximalverzerrung kann beispielsweise durch eine mittlere quadratische Abweichung zwischen dem ersten Teilsignal y₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ definiert sein. Das Maß für die Abweichung zwischen dem ersten Teilsignal y₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ kann im Übrigen beispielsweise auch auf eine Leistung in dem ersten Mikrophonsignal x₁ und/oder auf eine Leistung in dem ersten Teilsignal y₁ bezogen sein.
Optional kann der blinde Quellentrenner 130 ferner ausgelegt sein, um sicherzustellen, dass eine Verzerrung zwischen dem zweiten Teilsignal y₂ und dem zweiten Mikrophonsignal x₂ kleiner als eine Maximalverzerrung ist, wobei die Maximalverzerrung typischerweise vorgegeben ist. Die Maximalverzerrung des zweiten Teilsignals y₂ gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal x₂ kann beispielsweise gleich der Maximalverzerrung des ersten Teilsignals y₁ gegenüber dem ersten Mikrophonsignal sein, oder sich davon unterscheiden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der blinde Quellentrenner 130 ausgelegt, um sowohl die Verzerrung des ersten Teilsignals y₁ gegenüber dem ersten Mikrophonsignal x₁ als auch die Verzerrung des zweiten Teilsignals y₂ gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal x₂ nach oben hin zu begrenzen.
Der blinde Quellentrenner 130 kann ferner ausgelegt sein, um eine Verzerrung des ersten Teilsignals y₁ gegenüber dem ersten Mikrophonsignal x₁ (sowie optional zusätzlich eine Verzerrung des zweiten Teilsignals y₂ gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal x₂) zu minimieren, oder um zumindest ein Kriterium, das die Größe der Verzerrung beschreibt, bei der Einstellung der Parameter zu berücksichtigen. Details im Hinblick auf eine Implementierung eines blinden Quellentrenners mit einer Nebenbedingung, der eine Optimierung oder Minimierung einer Verzerrung ermöglicht, sind beispielsweise in der Veröffentlichung [14] von K. Matsuoka und S. Nakashima beschrieben.
Durch den blinden Quellentrenner 130 mit der genannten Nebenbedingung, die zu einer Begrenzung (oder Optimierung oder Minimierung) der Verzerrung führt, ist somit gewährleistet, dass das erste Teilsignal y₁ im Wesentlichen den Audioinhalt der ersten Signalquelle 120 umfasst, und ferner gegenüber dem ersten Mikrophonsignal x₁ nicht zu stark verzerrt ist.
Der blinde Quellentrenner 130 ist also derart ausgelegt, dass das erste Teilsignal y₁ im Wesentlichen den von der ersten Signalquelle 120 stammenden Anteil des ersten Mikrophonsignals x₁ umfasst. Signalanteile der zweiten Signalquelle 122 sind hingegen in dem ersten Teilsignal y₁ reduziert bzw. unterdrückt. Damit stellt das Ausgangssignal a₁, das im Wesentlichen gleich dem ersten Teilsignal y₁ ist, den in dem Mikrophonsignal x₁ enthaltenden Anteil der ersten Signalquelle dar, und ist ferner gegenüber dem ersten Mikrophonsignal x₁ nur geringfügig (innerhalb des durch die Nebenbedingung des blinden Signaltrenners 130 festgelegten Rahmens) verzerrt. In anderen Worten, eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal a₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ ist im Wesentlichen unabhängig von der Einstellung des blinden Quellentrenners 130. In anderen Worten, eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal a₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ ist im Wesentlichen vorbestimmt bzw. eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal a₁ und dem ersten Mikrophonsignal x₁ schwankt bevorzugt um nicht mehr als +/– 20° (besser aber um nicht mehr als +/– 10°, oder +/– 5°), wenn die Einstellung des blinden Quellentrenners 130 verändert wird. In ähnlicher Weise ist der blinde Quellentrenner 130 mit Nebenbedingung so ausgelegt, dass eine Phasenverschiebung zwischen dem zweiten Teilsignal y₂ und dem zweiten Mikrophonsignal x₂ um weniger als +/– 20° (besser aber um weniger als +/– 10°, oder um weniger als +/– 5°) variiert, wenn die Einstellung des blinden Quellentrenners 130 verändert wird.
Durch die entsprechende Ausgestaltung des blinden Quellentrenners 130 (basierend auf der Nebenbedingung) ist gewährleistet, dass in dem ersten Ausgangssignal a₁, das auf dem ersten Teilsignal y₁ basiert bzw. das identisch zu dem ersten Teilsignal y₁ ist, die erste Signalquelle 120 ortsrichtig dargestellt ist. Ferner ist sichergestellt, dass in dem zweiten Teilsignal y₂ der Audioinhalt der zweiten Signalquelle 122 im Wesentlichen unverzerrt gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal x₂ enthalten ist, so dass der Audioinhalt der zweiten Signalquelle 122 durch den Differenzbilder 140 aus dem zweiten Mikrophonsignal x₂ bzw. aus dem verzögerten zweiten Mikrophonsignal x₂' entfernt werden kann. Da das zweite Ausgangssignal a₂ im Wesentlichen auf dem zweiten Mikrophonsignal x₂ basiert, und gegenüber dem zweiten Mikrofonsignal lediglich durch eine Verzö gerung und eine Entfernung des zweiten Teilsignals y₂ verändert ist, ist die räumliche Lage der ersten Signalquelle 120 in dem zweiten Ausgangssignal a₂ korrekt dargestellt. Ferner wird durch die Anordnung 100 erreicht, dass in den Ausgangssignalen a₁, a₂ auch die räumliche Lage der zweiten Signalquelle 122 bzw. des durch die zweite Signalquelle 122 verursachten Rest-Anteils korrekt dargestellt ist.
Es sei im Übrigen darauf hingewiesen, dass die Anordnung 100 einen optionalen Selektor 150 umfasst. Der Selektor 150 hat in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch lediglich die Aufgabe, das erste Teilsignal y₁ dem ersten Ausgang als das erste Ausgangssignal a₁ zuzuführen, und das zweite Teilsignal y₂ dem Differenzbilder 140 zuzuführen. Ein anderer Schaltzustand des Selektors 150 ist allerdings in der 2 gezeigt.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Signaltrenner gemäß der 2 ist in seiner Gesamtheit mit 200 bezeichnet. Da der Signaltrenner 200 gemäß der 2. dem Signaltrenner 100 gemäß der 1 sehr ähnlich ist, sind gleiche Merkmale bzw. Signale in den 1 und 2 gleich bezeichnet und werden hier nicht noch einmal erläutert.
Die Anordnung 200 gemäß der 2 unterscheidet sich von der Anordnung 100 gemäß der 1 im Wesentlichen dadurch, dass im Hinblick auf die Anordnung 200 davon ausgegangen wird, dass die zweite Signalquelle 122 das Nutzsignal liefert, während die erste Signalquelle 120 das Störsignal liefert. Ferner wird davon ausgegangen, dass das zweite Teilsignal y₂ im Wesentlichen den Audioinhalt der zweiten Signalquelle 122 umfasst, während das erste Teilsignal y₁ im Wesentlichen den Audioinhalt der ersten Signalquelle 120 umfasst. Aus diesem Grund stellt das zweite Teilsignal y₂ ein Ausgangssignal dar, das den durch die zweite Signal quelle 122 gelieferten Signalanteil in dem zweiten Mikrophonsignal x₂ beschreibt. Aus diesem Grund ist der Selektor 150 bei der Anordnung 200 konfiguriert, um das zweite Teilsignal y₂ an dem zweiten Signalausgang als das zweite Ausgangssignal a₂ bereitzustellen. Der Differenzbilder 140 empfängt hingegen das erste Teilsignal y₁, das im Wesentlichen das Störsignal von der Störsignalquelle 120 umfasst. Der Differenzbilder 140 empfängt ferner das erste Mikrophonsignal x₁ bzw. das durch die optionale Verzögerungseinrichtung 136 verzögerte erste Mikrophonsignal x₁'. Das Ausgangssignal des Differenzbilders 140 bildet somit das erste Ausgangssignal a₁ und wird (beispielsweise über einen weiteren Selektor) zu dem ersten Ausgang weitergeleitet.
Zusammenfassend ist festzuhalten, das im Rahmen einer blinden Quellentrennung nicht von vorneherein festgelegt ist, an welchem Ausgang eines Quellentrenners das Nutzsignal anliegt und an welchem Ausgang des Quellentrenners das Störsignal anliegt. Daher wird bevorzugt durch einen Selektor ausgewählt, welcher der Ausgänge des Quellentrenners das Nutzsignal trägt und damit direkt mit einem Ausgang des Signaltrenners gekoppelt wird, und welcher der Ausgänge des Quellentrenners das Störsignal trägt und damit mit einer Störsignal-Entfernungseinrichtung gekoppelt wird.
Die Auswahl durch den Selektor erfolgt beispielsweise (aber nicht notwendigerweise) aufgrund einer räumlichen Information über die Position der Quellen, wie beispielsweise in [10] beschrieben.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 trägt ein erstes Ausgangsignal y₁ des Quellentrenners (bzw. Quellentrenner-Kerns) das Nutzsignal, während ein zweites Ausgangssignal y₂ des Quellentrenners (bzw. Quellentrenner-Kerns) das Störsignal trägt. Somit bildet in diesem Fall das erste Ausgangssignal y₁ das erste Teilsignal z₁, während das zweite Ausgangssignal y₂ das zweite Teilsignal z₂ bildet.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 1 trägt ein erstes Ausgangsignal y₁ des Quellentrenners (bzw. Quellentrenner-Kerns) das Störsignal, während ein zweites Ausgangssignal y₂ des Quellentrenners (bzw. Quellentrenner-Kerns) das Nutzsignal trägt. Somit bildet in diesem Fall das erste Ausgangssignal y₁ das zweite Teilsignal z₂, während das zweite Ausgangssignal y₂ das erste Teilsignal z₁ bildet.
Ganz allgemein ist somit festzuhalten, dass bevorzugt das die Verzerrung des zweiten Teilsignals (bzw. des Störsignals) gegenüber dem Mikrofonsignal, aus dem das Störsignal entfernt wird, begrenzt ist (z.B. durch die Nebenbedingung). Hingegen ist bevorzugt die Verzerrung des ersten Teilsignals (bzw. des Nutzsignals) gegenüber dem Mikrofonsignal, an dessen Stelle das erste Teilsignal tritt, begrenzt.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Quellentrenners unter Verwendung eines einstellbaren Filters, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung gemäß der 3 ist in ihrer Gesamtheit mit 300 bezeichnet. Die Anordnung 300 umfasst zwei Mikrophone bzw. Schallaufnehmer 310, 312, wobei der erste Schallaufnehmer 310 ein erstes Mikrophonsignal x₁ liefert, und wobei der zweite Schallaufnehmer 312 ein zweites Mikrophonsignal x₂ liefert. Wie schon oben erläutert, können die Mikrophonsignale jedoch auch von anderen Quellen, beispielsweise von einer Signalübertragungseinrichtung, einer Audiosignalwiedergabeeinrichtung oder einem Computer stammen.
Die 3 zeigt ferner eine erste Signalquelle 320 sowie eine zweite Signalquelle 322, die beide akustische Signale abgeben, die sich in den Mikrophonsignalen x₁, x₂ wiederspiegeln. Im Hinblick auf 3 wird im Folgenden angenommen, dass die Signalquelle 320 eine Nutzsignalquelle bil det, und dass die zweite Signalquelle 322 eine Störsignalquelle bildet. Die Anordnung 300 umfasst einen blinden Quellentrenner (BSS) 330. Der blinde Quellentrenner 330 empfängt das erste Mikrophonsignal x₁ und das zweite Mikrophonsignal x₂, und ist ferner ausgelegt, um ein Teilsignal y₂ aus dem ersten Mikrophonsignal und dem zweiten Mikrophonsignal x₁, x₂ zu extrahieren. Die Anordnung 300 umfasst ferner zwei einstellbare Filter 340, 350, die als zu filterndes Eingangssignal beide das Teilsignal y₂ empfangen. Das erste einstellbare Filter 340 erzeugt basierend auf dem Teilsignal y₂ ein erstes verzerrtes Teilsignal y₂'. Das zweite einstellbare Filter 350 erzeugt basierend auf dem Teilsignal y₂ ein zweites verzerrtes Teilsignal y₂''. Die Anordnung 300 umfasst weiterhin einen ersten Differenzbilder 360 sowie eine zweiten Differenzbilder 370. Der erste Differenzbilder 360 empfängt das erste Mikrophonsignal x₁ oder ein auf dem ersten Mikrophonsignal x₁ basierendes Signal x₁'. Das auf dem ersten Mikrophonsignal x₁' basierende Signal geht beispielsweise durch eine optionale Allpassfilterung in einem Filter 380 aus dem ersten Mikrophonsignal hervor. Alternativ dazu kann das Signal x₁' aber auch identisch zu dem ersten Mikrophonsignal x₁ sein. Der Differenzbilder 360 subtrahiert somit das erste verzerrte Teilsignal y₂' von dem Signal x₁', um ein erstes Ausgangssignal e₁ (auch mit a₁ bezeichnet) zu erhalten. Der zweite Differenzbilder 370 empfängt ferner ein auf dem zweiten Mikrophonsignal x₂ basierendes Signal x₂', wobei das Signal x₂' beispielsweise durch eine (optionale) Allpassfilterung in einem Filter 382 aus dem zweiten Mikrophonsignal x₂ abgeleitet ist. Das Signal x₂' kann aber auch identisch zu dem zweiten Mikrophonsignal x₂ sein.
Der zweite Differenzbilder 370 subtrahiert von dem Signal x₂' (oder von dem zweiten Mikrophonsignal x₂) das zweite verzerrte Teilsignal y₂'', um als Ergebnis ein zweites Ausgangssignal e₂ (auch als a₂ bezeichnet) zu erhalten.
Ein zu dem ersten einstellbaren Filter 340 gehöriger Parametereinsteller 386 (auch als Adaptionssteuerung bezeichnet) empfängt das erste Ausgangssignal e₁, und ist ausgelegt, um die Parameter der stattfindenden Filterung in Abhängigkeit von dem ersten Ausgangssignal e₁ einzustellen. In anderen Worten, das erste Ausgangssignal e₁ bildet ein Fehlersignal für das erste einstellbare Filter 340. In ähnlicher Weise empfängt ein zu dem zweiten einstellbaren Filter 340 gehöriger Parametereinsteller 388 (auch als Adaptionssteuerung bezeichnet) das zweite Ausgangssignal e₂ für eine Einstellung der Filterparameter. Das zweite Ausgangssignal e₂ dient somit als ein Fehlersignal für das zweite einstellbare Filter 350. Bei den einstellbaren Filtern 340, 350 handelt es sich bevorzugt um adaptive Filter, deren Filterparameter basierend auf den zugehörigen Fehlersignalen durch die zugehörigen Parametereinsteller bzw. Adaptionssteuerungen 386, 388 eingestellt werden.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass das erste einstellbare Filter 340 und das zweite einstellbare Filter 350 auch als ein einziges Filter realisiert werden können, das unabhängig voneinander das erste verzerrte Teilsignal y₂' und das zweite verzerrte Teilsignal y₂'' aus dem Teilsignal y₂ erzeugt. Auch in diesem Fall dient das erste Ausgangssignal e₁ dazu, die Filterparameter einzustellen, die bei der Erzeugung des ersten verzerrten Teilsignals y₂' aus dem Teilsignal y₂ angewendet werden. Das zweite Ausgangssignal e₂ dient einer Einstellung der Filterparameter, die bei der Erzeugung des zweiten verzerrten Teilsignals y₂'' aus dem Teilsignal y₂ angewendet werden.
Bei den Filtern 340, 350 handelt es sich somit um adaptive Filter, deren Filtercharakteristik durch die Parametereinsteller bzw. Adaptionssteuerungen 386, 388 in Abhängigkeit von den zugehörigen Ausgangssignalen e₁, e₂, eingestellt werden, wobei das erste Ausgangssignal e₁ die Differenz zwischen dem ersten Mikrophonsignal x₁ (oder dem darauf basierenden verzögerten und/oder Allpass-gefilterten Signal x₁') und dem ersten verzerrten Teilsignal y₂' dar stellt, und wobei das zweite Ausgangssignal e₂ die Differenz zwischen dem zweiten Mikrophonsignal x₂ (bzw. dem davon durch eine Verzögerung und/oder Allpass-Filterung abgeleiteten Signal x₂') und dem zweiten verzerrten Teilsignal y₂'' darstellt.
Ganz. allgemein kann das erste Filter 340 in Verbindung mit dem Parametereinsteller 386 somit auch als ein adaptives Filter angesehen werden, das ausgelegt ist, um die Filterparameter so einzustellen, dass das erste verzerrte Teilsignal y₂' mit dem ersten Mikrophonsignal x₁ bzw. dem davon abgeleiteten Signal x₁' (so gut wie möglich) übereinstimmt. In anderen Worten, das erste Mikrophonsignal x₁ bzw. das davon abgeleitete Signal x₁' dient als Referenzsignal für die Einstellungen der Filterparameter des ersten einstellbaren Filters 340. In ähnlicher Weise dient das zweite Mikrophonsignal x₂ bzw. das davon abgeleitete Signal x₂' als Referenzsignal für die Einstellung der Filterparameter des zweiten einstellbaren Filters 350, um das zweite Filter bevorzugt so einzustellen, dass das zweite verzerrte Teilsignal (so gut wie möglich) mit dem zweiten Mikrophonsignal x₂ bzw. dem davon abgeleiteten Signal x₂' übereinstimmt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Einstellung der Filterkoeffizienten der einstellbaren Filter 340 oder 350 bevorzugt dann erfolgt, wenn in den Mikrophonsignalen x₁, x₂ bzw. in den davon abgeleiteten Signalen x₁', x₂' im Wesentlichen nur ein Anteil der Störsignalquelle 322 enthalten ist. In diesem Fall können die Parameter der Filter 340, 350 basierend auf den Ausgangssignalen e₁, e₂ so eingestellt werden, dass das erste verzerrte Teilsignal y₂' im Wesentlichen dem durch die Störsignalquelle 322 verursachten Anteil in dem Mikrophonsignal x₁ bzw. in dem Signal x₁' entspricht, und dass das zweite verzerrte Teilsignal y₂'' im Wesentlichen dem in dem zweiten Mikrophonsignal x₂ bzw. in dem Signal x₂' enthaltenen Anteil der Störsignalquelle 322 entspricht. Unter den genannten Voraussetzungen wird ein durch die Störsignalquelle 322 verursachter Anteil in dem ersten Ausgangssignal e₁ und in dem zweiten Ausgangssignal e₂ wirksam reduziert bzw. unter Umständen sogar minimiert (beispielsweise im Hinblick auf eine Leistung bzw. Energie).
Die Einstellung bzw. Adaption der Filterparameter des ersten einstellbaren Filters 340 und des zweiten einstellbaren Filters 350 erfolgt also bevorzugt dann, wenn in den Mikrophonsignalen x₁, x₂ im Wesentlichen nur ein Anteil von der Störsignalquelle 322 enthalten ist, wenn in den Mikrophonsignalen x₁, x₂ also nur ein vernachlässigbarer Anteil der Nutzsignalquelle 322 enthalten ist. Zu diesem Zweck umfasst die Anordnung 300 optional einen Nutzsignaldetektor 390, der beispielsweise ausgelegt ist, um zu erkennen, wenn das Nutzsignal von der Nutzsignalquelle 320 unterhalb eines vorgegebenen oder variablen Schwellpegels liegt. Zu diesem Zweck empfängt der Nutzsignaldetektor 390 beispielsweise das erste Mikrophonsignal x₁ und das zweite Mikrophonsignal x₂ (oder aber auch, alternativ, nur eines der Mikrophonsignale). Bei dem Nutzsignaldetektor 390 kann es sich beispielsweise um einen Sprachdetektor handeln, der erkennt, wenn ein Sprachsignal vorliegt (falls beispielsweise nur Sprachsignale als Nutzsignale betrachtet werden). Der Nutzsignaldetektor 390 kann somit als eine Ansteuereinrichtung für die Adaptionssteuerung 386, 388 dienen, und (optional) die zu den einstellbaren Filtern 340, 350 gehörigen Adaptionssteuerungen 386, 388 so ansteuern, dass eine Veränderung bzw. Adaption von deren Filterparametern nur dann erfolgt, wenn der Audioinhalt des Nutzsignals in den Mikrophonsignalen x₁, x₂ schwächer als ein vorgegebener oder variabler Schwellwert ist.
Unabhängig davon, ob ein Nutzsignaldetektor 390 eingesetzt wird (bevorzugt aber in Verbindung mit dem Einsatz eines Nutzsignaldetektors 390) können die zu den einstellbaren Filtern 340, 350 gehörigen Adaptionssteuerungen 386, 388 ausgelegt sein, um die jeweiligen Filterparameter so einzustellen, dass beispielsweise eine Leistung oder Energie des ersten Ausgangssignals e₁ bzw. des zweiten Ausgangssignals e₂ durch eine Veränderung der Filterparameter verringert wird, oder dass die genannte Leistung oder Energie durch eine Veränderung der Filterparameter minimiert wird. In anderen Worten, bei der Einstellung der Filterparameter kann eine Veränderung der Filterparameter beispielsweise nur in der Art zugelassen sein, dass die in dem ersten Ausgangssignal e₁ enthaltene Leistung oder Energie und/oder die in dem zweiten Ausgangssignal e₂ enthaltene Leistung oder Energie verringert wird. Die Leistung oder Energie in dem ersten Ausgangssignal e₁ bzw. in dem zweiten Ausgangssignal e₂ kann somit auch als ein quadratischer Fehler aufgefasst werden, der eine Abweichung beispielsweise zwischen dem Signal x₁' und dem ersten verzerrten Teilsignal y₂' bzw. zwischen dem Signal x₂' und dem zweiten verzerrten Teilsignal y₂'' beschreibt.
In anderen Worten, es wird bevorzugt, die Filterparameter beispielsweise des ersten einstellbaren Filters 340 (durch die zugehörige Adaptionssteuerung 386) so zu verändern, dass eine Abweichung zwischen dem Signal x₁' und dem ersten verzerrten Teilsignal y₂' im Hinblick auf ein Abstandsmaß reduziert oder minimiert wird. Bei dem Abstandsmaß kann es sich beispielsweise um eine beliebige mathematische Norm des Differenzsignals bzw. Fehlersignals e₁ handeln. In analoger Weise können die Filterparameter des zweiten einstellbaren Filters 350 (durch die zugehörige Adaptionssteuerung 388) eingestellt werden.
Weitere Details im Hinblick auf eine Adaptionssteuerung von überwachten Filtern sind beispielsweise den Veröffentlichungen [16] und [17] entnehmbar. Bei einer bevorzugten Implementierung des erfindungsgemäßen Konzepts wird eine Adaptionssteuerung in Anlehnung an Gleichung 2 der Veröffentlichung [17] verwendet. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Adaptionssteuerung unterscheidet sich von der in [17] gezeigten Adaptionssteuerung dadurch, wie die beiden Leistungsdichtespektren berechnet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Leistungsdichtespektrum des Ausgangssignals der blinden Quellentrennung (BSS) geschätzt. Ferner wird zusätzlich bevorzugt ein Leistungsdichtespektrum eines Differenzsignals (z.B: eines Signals e1, e2) zwischen einem Mikrofonsignal und einem Ausgangssignal der blinden Quellentrennung geschätzt.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Signaltrenner der 4 ist in seiner Gesamtheit mit 400 bezeichnet. Der Signaltrenner 400 gemäß 4 ist dem Signaltrenner 300 gemäß 3 sehr ähnlich, so dass gleiche Merkmale bzw. Signale in den 3 und 4 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Der Signaltrenner 400 gemäß 4 unterscheidet sich von dem Signaltrenner 300 gemäß 3 im Wesentlichen dadurch, dass der Signaltrenner 400 unter Verwendung zweiter Selektoren 410, 420 umkonfigurierbar ist. Ferner kann der blinde Quellentrenner 330 in dem Signaltrenner 400 gemäß 4 wahlweise mit oder ohne Nebenbedingung betrieben werden. In anderen Worten, eine Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal x₁ und dem ersten Teilsignal y₂ bzw. zwischen dem zweiten Mikrophonsignal x₂ und dem zweiten Teilsignal y₂ kann entweder begrenzt oder freigegeben sein.
Es wird davon ausgegangen, dass in einem ersten Konfigurationszustand der blinde Quellentrenner 330 mit Nebenbedingungen arbeitet, und dass der blinde Quellentrenner 330 als das erste Teilsignal y₁ ein Signal ausgibt, dessen Verzerrungen gegenüber dem ersten Mikrophonsignal x₁ begrenzt bzw. reduziert oder minimiert ist. In diesem Fall leitet der erste Selektor 410 das erste Teilsignal y₁ als Signal z₁ zu dem zweiten Selektor 420 weiter. Der zweite Selektor 420 leitet das Signal z₁ sodann an den ersten Ausgang als erstes Ausgangssignal a₁ weiter. Der erste Selektor 410 leitet ferner das zweite Teilsignal y₂ als Signal z₂ an das erste einstellbare Filter 340 und an das zweite einstellbare Filter 350 weiter. Der Selektor 2 leitet ferner das Signal e₂ an den zweiten Ausgang als Signal a₂ weiter. Der optionale Allpass bzw. Verzögerer 382 ist in diesem Zustand aktiv, ebenso wie der zweite Differenzbilder 370. Das zweite einstellbare Filter 350 leitet in dem beschriebenen Betriebszustand das Signal z₂ unverändert als Signal y₂'' zu dem zweiten Differenzbilder 370 weiter. In dem genannten Zustand können optional der erste Differenzbilder 360, das erste einstellbare Filter 340 und der erste Allpass bzw. Verzögerer 380 deaktiviert sein, da das Signal e₁ nicht verwendet wird. Das zweite einstellbare Filter 350 kann im übrigen auch deaktiviert oder überbrückt sein.
In einem zweiten Betriebszustand wird der blinde Quellentrenner 330 mit Nebenbedingungen betrieben, wobei das zweite Teilsignal y₂ basierend auf dem zweiten Mikrophonsignal x₂ des Nutzsignal darstellt. In diesem Fall leitet der erste Selektor 410 das zweite Teilsignal y₂ als Signal z₁ zu dem zweiten Selektor 420 weiter. Der zweite Selektor 420 leitet in dem zweiten Betriebszustand das Signal z₁ zu dem zweiten Ausgang als zweites Ausgangssignal a₂ weiter. Ferner leitet der erste Selektor das erste Teilsignal y₁, das in dem genannten Betriebszustand im Wesentlichen den Audioinhalt des Störsignals umfasst, als Signal z₂ zu dem ersten einstellbaren Filter 340 und zu dem zweiten einstellbaren Filter 350 weiter. Das erste einstellbare Filter 340 leitet das Signal z₂ bevorzugt unverändert weiter, um das Signal y₂' zu erhalten. Der zweite Selektor 420 leitet ferner. das Signal e₁ zu dem ersten Ausgang als erstes Ausgangssignal a₁ weiter. Der optionale erste Allpass bzw. Verzögerer 380 und der erste Differenzbilder 360 sind in dem genannten Betriebszustand aktiv. Optional können der zweite Allpass bzw. Verzögerer 382, der zweite Differenzbilder 370 und/oder das zweite einstellbare Filter 350 in dem zweiten Betriebszustand deaktiviert sein. Das erste einstellbare Filter 350 kann im übrigen auch deaktiviert oder überbrückt sein.
In einem dritten Betriebszustand wird der blinde Quellentrenner 330 ohne Nebenbedingung betrieben wobei das erste Teilsignal y₁ im Wesentlichen den Audioinhalt des Störsignals trägt. In diesem Fall leitet der erste Selektor 410 das erste Teilsignal y₁ als Signal z₂ zu dem ersten einstellbaren Filter 340 und dem zweiten einstellbaren Filter 350 weiter. Der zweite Selektor leitet weiterhin das Signal e₁ als erstes Ausgangssignal a₁ zu dem ersten Ausgang weiter. Zusätzlich leitet der zweite Selektor 420 das Signal e₂ als zweites Ausgangssignal a₂ zu dem zweiten Ausgang weiter.
In einem vierten Betriebszustand wird der blinde Quellentrenner 330 ohne Nebenbedingung betrieben, wobei das zweite Teilsignal y₂ im Wesentlichen den Audioinhalt des Störsignals beschreibt. In diesem Fall leitet der erste Selektor y₁ das zweite Teilsignal y₂ zu dem ersten einstellbaren Filter 340 und zu dem zweiten einstellbaren Filter 350 weiter. Der zweite Selektor leitet im Übrigen das Signal e₁ als erstes Ausgangssignal a₁ zu dem ersten Ausgang, sowie das Signal e₂ als zweites Ausgangssignal a₂ zu dem zweiten Ausgang.
Der Signaltrenner 400 kann somit je nach den Erfordernissen angepasst werden. Die Schaltungsanordnung 400 kann ferner ausgelegt sein, um nur einen der genannten Betriebszustände oder eine Teilmenge der genannten Betriebszustände annehmen zu können.
5 zeigt ein Blockschaltbild eines blinden Quellentrenners zum Einsatz in den erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen. Der blinde Quellentrenner gemäß der 5 ist in seiner Gesamtheit mit 500 bezeichnet. Der blinde Quellentrenner 500 empfängt als ein erstes Eingangssignal 510 beispielsweise das erste Mikrophonsignal x₁, und als ein zweites Eingangssignal 512 beispielsweise das zweite Mikrophonsignal x₂. Der blinde Quellentrenner 500 ist ferner ausgelegt, um als ein erstes Ausgangssignal 520 das erste Teilsignal y₁ zu erzeugen, und um als ein zweites Ausgangssignal 522 das zweite Teilsignal y₂ zu erzeugen.
Der Quellentrenner 500 umfasst beispielsweise zwei Filter/Kombinierer 530, 532. So empfängt beispielsweise der erste Filter/Kombinierer 530 das erste Eingangssignal 510 und das zweite Eingangssignal 512, und liefert das erste Ausgangssignal 520. Der zweite Filter/Kombinierer 532 empfängt ebenso das erste Eingangssignal 510 und das zweite Eingangssignal 512, und liefert das zweite Ausgangssignal 522. Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass die beiden Filter/Kombinierer 530, 532 auch in einer Einheit ausgeführt sein können.
Ein Parametereinsteller 540 ist ausgelegt, um die Filterparameter des ersten Filters/Kombinierers 530 sowie des zweiten Filters/Kombinierers 532 einzustellen. Der Parametereinsteller 540 empfängt zu diesem Zweck beispielsweise die beiden Eingangssignale 510, 512 sowie alternativ oder zusätzlich die beiden Ausgangssignale 520, 522. Der Parametereinsteller 540 ist dabei ausgelegt, um beispielsweise eine Signalstatistik der Eingangssignale 510, 512 und/oder der Ausgangssignale 520, 522 auszuwerten, und die Filterparameter so einzustellen, dass eine statistische Unabhängigkeit zwischen den beiden Ausgangssignalen 520, 522 verbessert bzw. optimiert oder maximiert wird. In anderen Worten, der Parametereinsteller 540 ist beispielsweise ausgelegt, um die Filterparameter in eine solche Richtung bzw. in einer solchen Weise zu verändern, dass die statistische Unabhängigkeit der Ausgangssignale 520, 522 verbessert (vergrößert) bzw. zumindest nicht verschlechtert wird. Optional kann der Parametereinsteller 540 zusätzlich eine Signalverzerrung zwischen dem ersten Eingangssignal 510 und dem ersten Ausgangssignal 520 und/oder zwischen dem zweiten Eingangssignal 512 und dem zweiten Ausgangssignal 522 mit berücksichtigten, um die Filterparameter so einzustellen bzw. einzuregeln oder zu optimieren, dass die Signalverzer rung eine vorgegebene maximal zulässige Signalverzerrung nicht überschreitet. Somit kann der Filterparametereinsteller 540 ausgelegt sein, um einen durch eine Kostenfunktion festgelegten Kompromiss zwischen einer statistischen Unabhängigkeit der Ausgangssignale 520, 522 und einer Verzerrung der Ausgangssignale 520, 522 gegenüber den Eingangssignalen 510, 512 zu erreichen.
Für Details im Hinblick auf ein Durchführen einer blinden Quellentrennung wird auf die diesbezügliche Literatur und insbesondere auf die Veröffentlichung [14] verwiesen.
Weitere Details im Hinblick auf eine blinde Quellentrennung sind ferner in [18] erklärt. Als Maß für eine statistische Unabhängigkeit der Ausgangssignale kann beispielsweise eine Kullback-Leibler-Distanz verwendet werden. Alternativ können als Maße für die statistische Unabhängigkeit auch eine maximale Entropie, eine minimale wechselseitige Transinformation oder eine Negentropy verwendet werden. Die genannten Maße für die statistische Unabhängigkeit sind beispielsweise in [1] beschrieben.
6 zeigt einen Signalflussplan eines erfindungsgemäßen Signaltrenners 100 gemäß 1. Der Signalflussplan gemäß der 6 ist in seiner Gesamtheit mit 600 bezeichnet und bechreibt ein System, bei dem sowohl die Quellentrennung als auch die Entfernung des Audioinhalts der Störquelle aus dem zweiten Mikrophonsignal unter Verwendung von Signalen in einem Frequenzbereich erfolgt. So wird das Mikrophonsignal x₁(t) durch eine Zeitfensterung 610 in einzelne Signalabschnitte unterteilt. Liegt das Zeitsignal x₁(t) beispielsweise in Form von Abtastwerten einer bestimmten Abtastrate vor, so kann ein Ausschnitt x₁(t₁...t₂) beispielsweise eine Anzahl von N Abtastwerte zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ umfassen (wobei N bevorzugt in einem Bereich zwischen 16 und 4.096 liegt). Auf einen Ausschnitt x₁(t₁...t₂) wird dann eine Transformation angewendet, die aus dem Signalausschnitt einen Satz von Spektralkoeffizien ten erzeugt. Beispielsweise kann eine diskrete Fourier-Transformation 620 eingesetzt werden, um aus dem Signalausschnitt x₁(t₁...t₂) im Zeitbereich einen Satz von Spektralköeffizienten x₁(ω₁)_t1...t2 bis x₁(ω_I)_t1...t2 zu erzeugen (wobei I die Anzahl an verschiedenen Frequenzbändern bezeichnet, und wobei ω₁ bis ω_I die verschiedenen Frequenzbänder beispielsweise einer diskreten Fourier-Transformation bezeichnen). Eine analoge Verarbeitung kann im Übrigen auch für das zunächst als Zeitsignal vorliegende zweite Mikrophonsignal x₂(t) erfolgen, um für einen Zeitabschnitt des zweiten Mikrophonsignals einen Satz von Spektralkoeffizienten x₂(ω₁)_t1...t2 bis x₂(ω_I)_t1...t2 zu erhalten.
Ein blinder Signaltrenner 630 empfängt den ersten Satz von Spektralkoeffizienten, die das erste Mikrophonsignal x₁(t) in einem Zeitabschnitt repräsentieren, und den zweiten Satz von Spektralkoeffizienten, die das zweite Mikrophonsignal x₂(t) in einem Zeitabschnitt repräsentieren. Der blinde Quellentrenner 630 verarbeitet somit die beiden Sätze von Spektralkoeffizienten und liefert die Teilsignale y₁, y₂ wiederum als zwei Sätze von Spektralkoeffizienten (y₁(ω₁)_t1...t2 bis y₁(ω_I)_t1...t2 und y₂(ω₁)_t1...t2 bis y₂(ω_I)_t1...t2) Der Satz von Spezialkoeffizienten, der das erste Teilsignal y₁ beschreibt, wird mittels einer Transformation wieder in ein Zeitsignal zurückgewandelt. So kann beispielsweise eine inverse diskrete Fourier-Transformation 640 eingesetzt werden. Damit wird das erste Teilsignal y₁ bzw. das Ausgangssignal a₁ in einem Zeitbereich (beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂, oder in einem anderen Zeitbereich) erhalten.
Ferner kann beispielsweise das Signal e₁ als Differenz zwischen dem zweiten Mikrophonsignal x₂ und dem zweiten Teilsignal y₂ gebildet werden. Die Differenzbildung kann, wie in der 6 gezeigt, separat für verschiedene Spektralbereiche erfolgen. Die so erhaltenen Spektralkoeffizienten des Signals e₂ in einem bestimmten Zeitintervall (mit e₂(ω₁)_t1...t2 bis e₂(ω_I)_t1...t2 bezeichnet) werden dann bei spielsweise mit Hilfe einer inversen diskreten Fourier-Transformation 660 wieder in ein Zeitsignal zurück gewandelt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass auch die Verarbeitung in den Anordnungen 200, 300 und 400 ganz oder teilweise in einem Spektralbereich erfolgen kann. So ist beispielsweise die Ausführung der einstellbaren Filter 340 in einem spektralen Bereich besonders vorteilhaft, da eine Filterung beispielsweise in dem ersten einstellbaren Filter 340 lediglich eine Multiplikation der Spektralkoeffizienten, die das Signal z₂ beschreiben, mit zugeordneten Filterkoeffizienten umfasst. Die gesamte Filter-Verarbeitung ist damit in die einzelnen Frequenzbereiche separiert, wodurch eine Einstellung der Filterkoeffizienten unabhängig voneinander ermöglicht wird. Somit vereinfacht sich die Implementierung im Vergleich zu einer Zeitbereichsimplementierung ganz wesentlich. Die einzelnen Filterkoeffizienten der einstellbaren Filter 340, 350 können somit beispielsweise unabhängig voneinander eingestellt werden.
Details im Hinblick auf eine Verarbeitung in einem Frequenzbereich sind beispielsweise [2] und [3] zu entnehmen.
Neben einer Durchführung der Verarbeitung im Frequenzbereich ist im übrigen auch eine Verarbeitung in einem Zeitbereich oder eine gemischte Verarbeitung teils im Zeitbereich und teils im Frequenzbereich möglich (vergleiche zum Beispiel [4]).
7 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signaltrenners gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Signaltrenner gemäß der 7 ist. in seiner Gesamtheit mit 700 bezeichnet. Bei dem Signaltrenner 700 wird davon ausgegangen, dass P Mikrophonsignale von P Mikrophonen 710A–710P zur Verfügung stehen. Die Mikrophonsignale sind mit x₁ bis x_P bezeichnet. Ein Quellentrenner (bzw. blinder Quellentrenner) 730 empfängt die P Mikrophonsignale x₁ bis x_P und erzeugt Q Teilsignale y₁ bis y_Q, wobei die Teilsignale y₁ bis y_Q Audioinhalte von Q verschiedenen Quellen beschreiben.
Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass es erwünscht ist, die Signale von Q–I Signalquellen an die Ausgänge weiterzuleiten. Ferner wird davon ausgegangen, dass es erwünscht ist, die Signale von I Störquellen aus den Ausgangssignalen auszublenden. Zu diesem Zweck ist ein Selektor 740 ausgelegt, um I Teilsignale der Teilsignale y₁ bis y_Q an P Blöcke von Filtern 746A–746P weiterzuleiten. Jeder der Blöcke 746A–746P umfasst I einstellbare Filter mit zugehörigen Adaptionssteuerungen 747A–747P. Beispielsweise umfasst ein erster Block 746A I einstellbare Filter 750A–750I, wobei das i-te einstellbare Filter innerhalb eines Blockes als zu filterndes Eingangssignal das i-te Störsignal (aus den Signalen z_Q-I+1 bis z_Q) empfängt. Die Ausgänge der I einzelnen einstellbaren Filter des p-ten Blockes von Filtern wirken im Übrigen auf das p-te Mikrophonsignal x_p. Zumindest ein Block 746A–746P der P Filterblöcke ist ausgelegt, um die I Störsignale aus dem p-ten Mikrophonsignal zu entfernen, um ein Signal e_p zu erhalten. Ein jeder der Filterblöcke 746A–746P ist dabei ausgelegt, um die I Störsignale in individuell einstellbarer Weise zu verzerren, und dann die verzerrten Signale aus dem jeweiligen (z.B. p-ten) Mikrophonsignal (beispielsweise durch eine Differenzbildung) zu entfernen. Die Einstellung der Parameter bzw. Koeffizienten der Einzelfilter für die I Störsignale erfolgt dabei (durch die zugehörigen Adaptionssteuerungen 747A–747P) basierend auf dem Differenzsignal, das durch das Entfernen bzw. Subtrahieren der I verzerrten Störsignale aus dem jeweiligen (z.B. p-ten) Mikrophonsignal entsteht.
Die Adaptionssteuerungen 747A–747P können im übriegn beispielsweise über einen optionalen Nutzsignaldetektor 748 angesteuert werden, wobei der Nutzsignaldetektor 748 von seiner Funktion her dem Nutzsignaldetektor 390 gemäß 3 entspricht.
Ein Ausgangsselektor 780 ist im Übrigen ausgelegt, um zu den Ausgängen die von Störsignalen befreiten Mikrophonsignale (z. B. die Signale e₁ bis e_P) weiterzuleiten. Alternativ dazu kann der Selektor 780 auch konfiguriert werden, um beispielsweise Nutzsignale z₁ bis z_Q-I zu den Ausgängen weiterzuleiten. Die Nutzsignale z₁ bis z_Q-I sind typischerweise (aber nicht notwendigerweise) direkt verwendbar, wenn der Quellentrenner eine Nebenbedingung aufweist.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß der 8 ist in seiner Gesamtheit mit 800 bezeichnet. Das Verfahren ist geeignet, um ein erstens Ausgangssignal, das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal beschreibt, zu bestimmen, und um ferner ein zweites Ausgangssignal, das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal beschreibt, zu bestimmen. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt 810 ein Empfangen von zwei Mikrophonsignalen und ein Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, um ein erstes Teilsignal zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer ersten Signalquelle beschreibt, und das ein erstes Ausgangssignal darstellt, und um ein zweites Teilsignal zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer zweiten Signalquelle beschreibt. Das Verfahren umfasst in einem zweiten Schritt 820 ein Einstellen von Parametern einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals derart, dass eine Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist. Das Verfahren 800 umfasst ferner in einem dritten Schritt 830 ein Einstellen von Parametern einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des zweiten Teilsignals derart, dass eine Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist. Das Verfahren umfasst ferner in einem vierte Schritt 840 ein Entfernen eines zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um das zweite Ausgangssignal zu erhalten, in dem das zweite Teilsignal reduziert ist. Das Verfahren 800 gemäß 8 kann im Übrigen um all diejenigen Schritte ergänzt werden, die in Hinblick auf die erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß der 9 ist in seiner Gesamtheit mit 900 bezeichnet und dient einer Bestimmung eines ersten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals, das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal beschreibt. Das Verfahren 900 umfasst in einem ersten Schritt 910 ein Empfangen von zwei Mikrophonsignalen sowie ein Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, um ein Teilsignal zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer Störsignalquelle beschreibt. Das Verfahren 900 umfasst in einem zweiten Schritt 920 ein Verzerren des Teilsignals, um ein erstes verzerrtes Teilsignal zu erhalten, und in einem dritten Schritt 930 ein Verzerren des Teilsignals, um ein zweites verzerrtes Teilsignal zu erhalten. Das Verfahren 900 umfasst ferner in einem vierten Schritt 940 ein Entfernen des ersten verzerrten Teilsignals aus dem ersten Mikrophonsignal, sowie in einem fünften Schritt 950 ein Entfernen des zweiten verzerrten Teilsignal auf dem zweiten Mikrophonsignal. Das Verfahren 900 umfasst ferner in einem sechsten Schritt ein Einstellen von Filterparametern des ersten einstellbaren Filters, um einen Audioinhalt der Störsignalquelle in dem ersten Mikrophonsignal zu reduzieren, sowie in einem siebten Schritt 970 ein Einstellen von Filterparametern des zweiten einstellbaren Filters, um einen Audioinhalt der Störsignalquelle in dem zweiten Mikrophonsignal zu reduzieren.
Das Verfahren 900 gemäß der 9 kann um all diejenigen Schritte ergänzt werden, die im Hinblick auf die erfindungsgemäßen Vorrichtungen beschrieben wurden.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren, abhängig von den Gegebenheiten, in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, beispielsweise einer Diskette, CD, DVD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM oder einem Flash-Speichermedium, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung also auch in einem Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programm-Code zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programm-Code zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.
Im Folgenden werden die Kerngedanken der vorliegenden Erfindung noch einmal kurz zusammengefasst. Zur Erleichterung des Verständnisses wird im Folgenden die Erfindung zuerst für den Fall P = 2 Sensoren und Q = 2 Quellensignalen erläutert. Ein Blockschaltbild einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens für P = Q = 2 ist in 4 dargestellt. Wie oben beschrieben bildet das blinde Quellentrennungssystem (BSS-System) 330 eine erste Stufe, welche an bzw. von den P = 2 Sensoren x₁, x₂ eine Überlagerung der Q = 2 statistisch unabhängigen Quellensignale aufnimmt. Das blinde Quellentrennungssystem (BSS-System) 330 liefert Idealerweise an den zwei Ausgängen bzw. BSS-Ausgängen y₁, y₂ jeweils eines der zwei Signale der Punktquellen. In realistischen Anwendungsszenarien können darin (in den Signalen y₁, y₂) zusätzlich zum jeweils gewünschten Punktquelhensignal noch Restanteile des anderen Quellensignals enthalten sein. Außerdem kann das blinde Quellentrennungssystem (BSS-System) 330 üblicherweise die Quellensignale nur bis auf eine beliebige Filterung bestimmen. Durch Einbeziehung einer Nebenbedingung, welche über ein Distanzmaß die Eingänge x₁, x₂ und die Ausgänge y₁, y₂ des BSS-Systems verkoppelt (vergleiche z. B. [14]) kann jedoch erreicht werden, dass das BSS-System keine beliebige Filterung der getrennten Punktquelle durchführt. In diesem Fall entsprechen die getrennten Quellensignale y₁, y₂ idealerweise jeweils dem Anteil im Sensorsignal x₁ bzw. x₂, der von der ersten Quelle 320 (Quelle 1) bzw. von der zweiten Quelle 322 (Quelle 2) stammt (vergleiche [14]).
Je nachdem, ob ein BSS-System 330 mit oder ohne der oben beschriebenen Nebenbedingung gewählt wurde, unterscheidet sich die Art der Nachverarbeitung. Durch den zweiten Selektor 420 (Selektor 2) gemäß 4 kann durch eine geeignete Auswahl der Ausgangssignale zwischen den beiden Nachverarbeitungsmethoden, im Folgenden Methode A und Methode B genannt, umgeschaltet werden. Methode A benötigt ein BSS-System mit Nebenbedingungen, wobei Methode B eine Nebenbedingung nicht zwingend erforderlich macht.
Bei beiden Methoden wird zuerst in dem ersten Selektor 410 (Selektor 1) entschieden, ob das Signal y₁ oder das Signal y₂ die gewünschte Punktquelle enthält. Das gewünschte Punktquellensignal wird dann auf den Kanal z₁ und das Störquellensignal auf den Kanal z₂ gegeben. Es ist anzumerken, dass in realistischen Anwendungsszenarien noch Restanteile des jeweiligen anderen Quellensignals vorhanden sind. Im Folgenden werden nun die Methoden A und B erläutert:
Methode A
Für den Fall, dass die gewünschte Punktquelle sich im Kanal y₁ befindet (also dass der Kanal y₁ im Wesentlichen den Audioinhalt der gewünschten Punktquelle darstellt), verbindet der erste Selektor 410 (Selektor 1) den Kanal y₁ mit z₁. Durch die Nebenbedingung (des blinden Signaltrenners 330) enthält z₁ bereits die richtige Raumimpulsantwort, die die Ausbreitung von der ersten Quelle 320 (Quelle 1) zu dem ersten Sensor bzw. Schallaufnehmer oder Mikrophon (Sensor 1) beschreibt. Damit kann z₁ folglich von dem zweiten Selektor 420 (Selektor 2) auf den ersten Ausgang (Ausgang 1). durchgeschaltet werden (und bildet somit das erste Ausgangssignal a₁).
Befindet sich die gewünschte Punktquelle im Kanal y₂, so verbindet der erste Selektor 410 (Selektor 1) den Kanal y₂ mit z₁. Durch die Nebenbedingung enthält z₁ in diesem Fall die Raumimpulsantwort von der zweiten Quelle 322 (Quelle 2) zu dem zweiten Sensor bzw. Schallaufnehmer oder Mikrophon (Sensor 2). Deshalb schaltet der zweite Selektor 420 (Selektor 2) in diesem Fall den Kanal z₁ auf dem zweiten Ausgang (Ausgang 2) durch (um das zweite Ausgangssignal a₂ zu erhalten).
Die Raumimpulsantwort von der ersten Quelle 320 (Quelle 1) zu dem zweiten Sensor bzw. Schallaufnehmer oder Mikrophon (Sensor 2) wird in dem ersten Fall in dem Signal e₂ wiederhergestellt. In diesem Fall wird das Signal e₂ durch den zweiten Selektor 420 (Selektor 2) auf den zweiten Ausgang (Ausgang 2) durchgeschaltet (um das zweite Ausgangssignal a₂ zu bilden).
In dem zweiten Fall wird die Raumimpulsantwort von der zweiten Quelle 322 (Quelle 2) zu dem ersten Sensor bzw. Schallaufnehmer oder Mikrophon (Sensor 1) benötigt. Diese wird in dem Signal e₁ wiederhergestellt. Anschließend wird das Signal e₁ durch den zweiten Selektor 420 (Selektor 2) an den ersten Ausgang (Ausgang 1) durchgeschaltet (um das erste Ausgangssignal a₁ zu bilden).
Die Signale e₁ und e₂ werden generiert, indem das Signal z₂ (welches das Störsignal enthält) mit den adaptiven Filtern 340 (auch mit h₁ bezeichnet) und 350 (auch mit h₂ bezeichnet) verbunden wird und dann von den Referenzsignalen subtrahiert wird. Durch die Referenzsignale werden jeweils die mittels der Allpässe 380 (auch als Allpass a₁ bezeichnet) bzw. 382 (auch als Allpass a₂ bezeichnet) bearbeiteten Sensorsignale x₁ bzw. x₂ miteinbezogen. Als Spezialfälle können die Allpässe 380 (Allpass a₁) und 382 (Allpass a₂) auch als reine Verzögerungsglieder gewählt werden.
Die bereits oben beschriebene Technik der adaptiven Filterung nach [12] wird zur Adaption der Filter 340 (h₁), 350 (h₂) angewendet. In anderen Worten, es werden Ausgangskanäle eines mehrkanaligen Quellentrennungssystems mit jeweils einkanaligen adaptiven Filtern verbunden, welche als Referenzsignale verzögerte Mikrophonsignale miteinbeziehen. Adaptive teildiskrete Filter stellen dabei eine weitverbreitete Technik in der digitalen Signalverarbeitung dar [12]. Das Prinzip eines adaptiven Filters besteht darin, Filterkoeffizienten so zu bestimmen, dass das Ausgangssignal des Systems bzw. des adaptiven Filters bei bekanntem Eingangssignal einem Referenzsignal angenähert wird (vergleiche z. B. [12]). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem ein Fehlersignal e_p (n) nach einem, bestimmten Kriterium (üblicherweise nach einem mittleren quadratischen Fehler) minimiert wird. So kann beispielsweise für das Fehlersignal gelten e1(n) = x1'(n) – y2'(n)wobei n beispielsweise einen Zeitpunkt eines Abtastwerts oder ein Zeitintervall beschreibt, und wobei der mittlere quadratische Fehler (also die mittlere Leistung oder Energie des Fehlersignals e_P bzw. e₁) beispielsweise durch eine Mittelung über der Zeit und/oder über der Frequenz bestimmt werden kann.
In den Signalen e₁, e₂ wird somit die unerwünschte Punktquelle unterdrückt. Dadurch dass als Referenzsignale (x₁', x₂') die Sensorsignale (bzw. davon durch die Allpässe 380, 382 abgeleitete Signale) benutzt werden, sind sowohl jeweils die gewünschte Punktquelle sowie die unterdrückte Punktquelle in den Signalen e₁, e₂ räumlich korrekt dargestellt. Außerdem können dadurch, dass man durch die Sensorsignale jeweils ein Referenzsignal generiert, zur Adaption der Filter 340 (h₁) 350 (h₂) effiziente Algorithmen für überwachte adaptive Filterung benutzt werden.
Im Gegensatz zu der weiter unten beschriebenen Methode B können die adaptive Filter 340 (h₁) und 350 (h₂) bei der Methode A auch durch einen konstanten Faktor 1 ersetzt werden (also entfallen). Dieser für die Praxis relevante Spezialfall führt zu einer Vereinfachung des Systems. Zusammen mit einer möglichen Vereinfachung der Allpässe 380 (Allpass a₁) und 382 (Allpass a₂) als reine Verzögerungsglieder ergeben sich damit zwei neue Blockschaltbilder.
In 1 ist ein vereinfachtes System dargestellt für den Fall, dass das gewünschte Quellensignal in y₁ vorliegt, d. h. für den Fall dass der erste Selektor 410 (Selektor 1) den BSS-Ausgang y₁ mit z₁ verbindet. In anderen Worten, das Quellensignal bzw. Nutzquellensignal erscheint an dem BSS-Ausgang y₁. Das Störquellensignal erscheint hingegen an dem BSS-Ausgang y₂.
In 2 ist ein vereinfachtes System dargestellt für den Fall, dass das gewünschte Quellensignal in y₂ vorliegt, d. h. für den Fall dass der erste Selektor 410 (Selektor 1) den BSS-Ausgang y₂ mit z₁ verbindet. In anderen Worten, das Quellensignal bzw. Nutz-Quellensignal erscheint an dem BSS-Ausgang y₂, während hingegen das Stör-Quellensignal an dem BSS-Ausgang y₁ erscheint.
Methode B
Bei der Methode B ist die Nebenbedingung bei dem BSS-System bzw. bei dem blinden Kanalschätzer nicht zwingend vorgeschrieben bzw. optional. Deshalb kann nicht angenommen werden, dass die Signale y₁ und y₂ die Raumimpulsantworten der beiden Quellen 320, 322 (Quelle 1, Quelle 2) zu den Sensoren bzw. Schallaufnehmern oder Mikrophonen (Sensor 1, Sensor 2) enthalten. Aus diesem Grund schaltet bei Methode B der zweite Selektor 420 (Selektor 2) das Signal e₁ an den ersten Ausgang (Ausgang a₁) als erstes Ausgangssignal a₁ durch, und schaltet ferner das Signale e₂ auf den zweiten Ausgang (Ausgang 2) als zweites Ausgangssignal a₂ durch (vergleiche 4).
Eine Erweiterung der Erfindung auf einem BSS-System (bzw. System zur blinden Quellentrennung) mit P Sensoren und Q Punktquellen ist in 7 gezeigt. Die Anzahl der Störquelle wird mit I bezeichnet. Damit ergeben sich Q – I gewünschte Punktquellen. Das BSS-System 700 liefert Q getrennte Quellen, wobei die Q – I gewünschten Punktquellen von dem ersten Selektor 740 (Selektor 1) den Kanälen z₁ bis z_Q-I zugeordnet werden. Die Störquellen werden von dem ersten Selektor 740 (Selektor 1) den Kanälen z_Q-I+1 bis z_Q zugeordnet. Die Kanäle z_Q-I+1 bis z_Q werden mit den adaptiven Filtern h_i,1 bis h_i,I verbunden (i = 1, ..., P) und von den Referenzsignalen subtrahiert. In anderen Worten, die Kanäle z_Q-I+1 bis z_Q werden durch die adaptiven Filter h_i,1 bis h_i,I verzerrt, und das verzerrte Signal wird von den Referenzsignalen, also beispielsweise den allpass-gefilterten Mikrophonsignalen x₁ bis x_P, subtrahiert. Durch die Referenzsignale werden somit jeweils die mittels der Allpässe Allpass a₁, ..., Allpass a_P überarbeiteten Sensorsignale x₁, ..., x_P miteinbezogen. Als Spezialfall können die Allpässe Allpass a₁, ..., Allpass a_P auch wieder als reine Verzögerungsglieder gewählt werden. Dies erzeugt die Signale e₁, ..., e_P, in denen alle Q – I unerwünschten Punktquellen unterdrückt werden. Dadurch, dass als Referenzsignale die Sensorsignale (bzw. Allpass-gefilterte Sensorsignale) benutzt werden, sind sowohl jeweils die gewünschten Punktquellen, sowie die unterdrückten Punktquellen in den Signalen e₁, ..., e_P räumlich korrekt dargestellt.
Bei der Methode A wird wiederum bevorzugt eine BSS mit Nebenbedingungen gewählt. Ausgehend von den Raumimpulsantworten, die die gewünschten Punktquellen in den Signal z₁, ..., z_Q-I beinhalten, werden dann von dem zweiten Selelctor 780 (Selektor 2) die Signale z₁, ..., z_Q-I auf die entsprechenden Ausgangskanäle durchgeschaltet. Dies bedeutet, dass eine eventuelle Permutation der BSS-Ausgangssignale, die von dem ersten Selektor 740 (Selektor 1) berücksichtigt wurde, auch von dem zweiten Selektor 780 (Selektor 2) berücksichtigt werden muss. Die Auswahl der Verbindungen von Kanälen z₁, ..., z_Q-I mit den Ausgängen 1, ..., P durch den Selektor 2 wurde oben für den Fall P = Q = 2 genau diskutiert, und erfolgt hier analog. Die restlichen P – Q + I Ausgangssignale werden aus den Signalen e₁, ..., e_P ermittelt.
Bei der Methode B ist die Nebenbedingung bei dem BSS-System (also beispielsweise bei dem blinden Quellentrenner 730) nicht zwingend vorgeschrieben. Deshalb werden hierbei die Signale e₁, ..., e_P auf die Ausgänge 1, ..., P durchgeschaltet.
Im Folgenden werden noch einige Beobachtungen im Hinblick auf eine praktische Implementierung der vorliegenden Erfindung ausgeführt. Die hier beschriebene Erfindung wurde für akustische Signale mittels Simulationen verifiziert. Dazu wurden in einem halligen Raum die Signale von zwei Punktquellen (Sprachsignale) mittels zweier Mikrophone aufgezeichnet. Hierbei repräsentiert eines der Signale die gewünschte Punktquelle, und das andere Signal die Störquelle. Die Mikrophonsignale werden von einem BSS-Algorithmus bearbeitet, welcher nach einer kurzen Konvergenzzeit an einem der beiden BSS-Ausgangskanäle das gewünschte Sprach signal zusammen mit einem kleinen Restanteil des Störsignals liefert. Der andere BSS-Ausgang liefert das Störsignal zusammen mit einem kleinen Restanteil der gewünschten Punktquelle. Der erste Selektor (Selektor 1) gibt das BSS-Ausgangssignal, welches die Störquelle beinhaltet, an die adaptiven Filter h_1,1 und h_2,1. Damit wird an den Ausgängen e₁ und e₂ des Nachverarbeitungsblocks eine räumlich korrekte Darstellung der gewünschten Punktquelle sowie des Restanteils der Störquelle erreicht.
Es würden sowohl die Methode A sowie die Methode B mittels Simulationen getestet. Bei beiden Methoden konnte eine räumlich korrekte Darstellung der gewünschten Punkquelle sowie auch der Störquelle erreicht werden. Die beiden Kanäle können beispielsweise durch ein Stereo-Wiedergabesystem, z. B. einen Kopfhörer, abgehört werden.
Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass die vorliegende Erfindung ein System zur Wiederherstellung von Rauminformationen bei blinden Quellentrennungssystemen schafft. Konventionelle blinde Quellentrennungssysteme bestimmen aus den Signalmischungen an den Sensoren (bzw. Schallaufnehmern oder Mikrophonen) in jedem Ausgangskanal eine einkanalige Schätzung der jeweils gewünschten Punktquelle zusammen mit eventuell vorhandenen Restanteilen der Störquellen. Die vorliegende Erfindung schafft einen Nachverarbeitungsblock, um die räumliche Information sowohl von der gewünschten Punktquelle als auch von den eventuell noch vorhandenen Störquellen wiederherzustellen. Zur Bestimmung der Ausgangssignale des Nachverarbeitungsblocks werden die Sensorsignale (bzw. Mikrophonsignale) zusammen mit den Ausgangssignalen der blinden Quellentrennung (z. B. den Signalen y₁, y₂, ..., y_Q) benutzt. Die meisten der bereits in der Literatur bekannten ähnlichen Konzepte erreichen nur die räumliche Darstellung der gewünschten Quelle, so dass alle noch vorhandenen Störquellen ebenfalls auf diesen Punkt abgebildet werden.
Es ist somit ein wesentliches Konzept bzw. eine Motivation der vorliegenden Erfindung, eine räumliche Information (also eine Information über eine räumliche Lage von Punktquellen) am Ausgang wiederherzustellen, indem auch die ursprünglichen Sensorsignale zusammen mit den Ausgangssignalen der BSS in einem neuen Nachverarbeitungsblock verarbeitet werden.
Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass die vorliegende Erfindung einen Signaltrenner schafft, der eine wirksame Entfernung von Störquellen aus einem mehrkanaligen Audiosignal ermöglicht, wobei verbleibende Restanteile der Störquellen auf deren ursprüngliche räumliche Position abgebildet werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner eine Realisierung mit vergleichsweise geringem Aufwand.
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Claims

Signaltrenner (100; 200; 400; 700) zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals (a₁), das einen Audioinhalt einer Nutz-Signalquelle (120; 320) in einem ersten Mikrophonsignal (x₁) beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals (a₂), das einem Audioinhalt der Nutz-Signalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal (x₂) beschreibt, mit folgenden Merkmalen: einem Quellentrenner (130; 330) zum Empfangen der zwei Mikrophonsignale von zwei Schallaufnehmern, die in einem Raum angeordnet sind, um Audiosignale von in dem Raum befindlichen Signalquellen zu empfangen, und zum Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, wobei der Quellentrenner ausgelegt ist, um ein erstes Teilsignal (y₁) zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer ersten Signalquelle beschreibt, und das das erste Ausgangssignal darstellt, und um ein zweites Teilsignal (y₂) zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer zweiten Signalquelle beschreibt, wobei der Quellentrenner ausgelegt ist, um Parameter einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals aus den Mikrophonsignalen so einzustellen, dass eine Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist, und um Parameter einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des zweiten Teilsignals aus den Mikrophonsignalen so einzustellen, dass eine Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist; und einem Signalentferner (140; 370) zum Entfernen des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um das zweite Ausgangssignal zu erhalten, in dem das zweite Teilsignal reduziert ist.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß Anspruch 1, bei dem der Quellentrenner (130; 330) ausgelegt ist, um die Audioinhalte der zumindest zwei Signalquellen aufgrund von deren räumlichen Lage in dem Raum oder aufgrund von deren statistischen Eigenschaften zu trennen.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Quellentrenner (130; 330; 500) ausgelegt ist, um die Parameter der Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals (y₁) in Abhängigkeit von einem Maß für die Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal (x₁) zu bestimmen, um die Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal nach oben hin zu begrenzen; und bei dem der Quellentrenner ausgelegt ist, um die Parameter der Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des zweiten Teilsignals (y₂) in Abhängigkeit von einem Maß für die Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal (x₂) zu bestimmen, um die Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal nach oben hin zu begrenzen.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Quellentrenner (130; 330) ausgelegt ist, um die Parameter der Verarbeitungsvorschriften zur Erzeugung des ersten Teilsignals (y₁) und des zweiten Teilsignals (y₂) durch eine Optimierung unter Verwendung einer Kostenfunktion zu ermitteln, wobei die Kostenfunktion ein Maß für eine statistische Unabhängigkeit zwischen den Teilsignalen, ein Maß für eine Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal (x₁) und dem ersten Teilsignal sowie ein Maß für eine Verzerrung zwischen dem zweiten Mikrophonsignal (x₂) und dem zweiten Teilsignal (y₂) umfasst, wobei die Optimierung ausgelegt ist, um einen durch die Kostenfunktion bestimmten Kompromiss zwischen einer möglichst großen statistischen Unabhängigkeit der Teilsignale, einer möglichst geringen Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal und dem ersten Teilsignal sowie einer möglichst geringen Verzerrung zwischen dem zweiten Mikrophonsignal und dem zweiten Teilsignal zu erzielen.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß Anspruch 4, bei dem das Maß für die statistische Unabhängigkeit zwischen dem ersten Teilsignal und dem zweiten Teilsignal auf einer Bestimmung einer Kullback-Leibler-Distanz, einer maximalen Entropie, einer minimalen Transinformation und/oder einer Negentropie basiert.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die Kostenfunktion eine Nicht-Gaussheit, einer Nicht-Weißheit und/oder einer Nicht-Stationarität von Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der Teilsignale (y₁, y₂) berücksichtigt.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Maß für die Verzerrung zwischen dem ersten Mikrophonsignal (x₁) und dem ersten Teilsignal (y₁) ein Betrag oder eine Norm einer Differenz zwischen Werten des ersten Mikrophonsignals (x₁) und des ersten Teilsignals (y₁) ist; und bei dem das Maß für die Verzerrung zwischen dem zweiten Mikrophonsignal (x₂) und dem zweiten Teilsignal (y₂) ein Betrag oder eine Norm einer Differenz zwischen Werten des zweiten Mikrophonsignals (x₂) und des zweiten Teilsignals (y₂) ist.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Signalentferner eine Verzögerungseinrichtung (136; 382) zum Verzögern des zweiten Mikrophonsignals (x₂), um eine Verarbeitungsdauer bei einer Bestimmung des zweiten Teilsignals (y₂) auszugleichen und um ein verzögertes zweites Mikrophonsignal (x₂') zu erhalten, und einen Differenzbilder (140; 370) zum Bestimmen des zweiten Ausgangssignals (a₂) als eine Differenz zwischen dem verzögerten zweiten Mikrophonsignal und dem zweiten Teilsignal umfasst.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Signaltrenner ausgelegt ist, um das erste Mikrophonsignal (x₁), das zweite Mikrophonsignal (x₂), das erste Teilsignal (y₁) und/oder das zweite Teilsignal (y₂) durch eine Mehrzahl von Signalanteilen in einer Mehrzahl von Audiofrequenzbereichen darzustellen, um die Audioinhalte der zumindest zwei Signalquellen basierend auf einer Analyse in einem Spektralbereich zu trennen, und um das zweite Teilsignal aus dem zweiten Mikrophonsignal durch Differenzbildung für eine Mehrzahl von Signalanteilen in einer Mehrzahl von Audiofrequenzbereichen zu entfernen.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Signalquelle die Nutzsignalquelle bildet.
Signaltrenner (100; 200; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Quellentrenner ausgelegt ist, um Signalanteile von zwei Signalquellen zu trennen, um zu erkennen, welche der zwei Signalquellen eine Nutzsignalquelle und welche der zwei Signalquellen eine Störsignalquelle ist, um den Audioinhalt der Nutzsignalquelle als das erste Teilsignal auszugeben, und um den Audioinhalt der Störsignalquelle als das zweite Teilsignal auszugeben.
Signaltrenner (300; 400; 700) zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals (a₁) das einen Audioinhalt einer Nutz-Signalquelle (320) in einem ersten Mikrophonsignal beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals (a₂), das einen Audioinhalt der Nutz-Signalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal (x₂) beschreibt, mit folgenden Merkmalen einem Quellentrenner (330; 740) zum Empfangen der zwei Mikrophonsignale von zwei Schallaufnehmern, die in einem Raum angeordnet sind, um Audiosignale von in dem Raum befindlichen Signalquellen zu empfangen, und zum Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, wobei der Quellentrenner ausgelegt ist, um ein Teilsignal (y₂) zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer Stör-Signalquelle (322) beschreibt; einem einstellbaren Filter (340, 350; 746A, 746P) zum Verzerren des Teilsignals, um ein erstes verzerrtes Teilsignal (y₂') zu erhalten, und zum Verzerren des Teilsignals, um ein zweites verzerrtes Teilsignal (y₂'') zu erhalten; einem Signalentferner (360, 370) zum Entfernen des ersten verzerrten Teilsignals aus dem ersten Mikrophonsignal, um ein erstes bereinigtes Mikrophonsignal (e₁) zu erhalten, das das erste Ausgangssignal (a₁) bildet, und zum Entfernen des zweiten verzerrten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um ein zweites bereinigtes Mikrophonsignal (e₂) zu erhalten, das das zweite Ausgangssignal (a₂) bildet; und einem Parametereinsteller, um Filterparameter des einstellbaren Filters einzustellen, um einen Audioinhalt der Stör-Signalquelle in dem ersten Ausgangssignal zu reduzieren, und um Filterparameter des einstellbaren Filters einzustellen, um einen Audioinhalt der Stör-Signalquelle in dem zweiten Ausgangssignal zu reduzieren.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß Anspruch 12, bei dem der Quellentrenner (130; 330) ausgelegt ist, um die Audioinhalte der zumindest zwei Signalquellen aufgrund von deren räumlichen Lage in dem Raum oder aufgrund von deren statistischen Eigenschaften zu trennen.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem der Quellentrenner (130; 330) ausgelegt ist, um die Parameter der Verarbeitungsvorschriften zur Erzeugung des ersten Teilsignals (y₁) und des zweiten Teilsignals (y₂) durch eine Optimierung unter Verwendung einer Kostenfunktion zu ermitteln, wobei die Kostenfunktion ein Maß für eine statistische Unabhängigkeit zwischen den Teilsignalen umfasst, und wobei der Quellentrenner ausgelegt ist, um durch die Optimierung eine statistische Unabhängigkeit der Teilsignale im Vergleich zu einem Zustand vor der Optimierung zu vergrößern.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß Anspruch 14, bei dem das Maß für die statistische Unabhängigkeit zwischen dem ersten Teilsignal und dem zweiten Teilsignal auf einer Bestimmung einer Kullback-Leibler-Distanz, einer maximalen Entropie, einer minimalen Transinformation und/oder einer Negentropie basiert.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß Anspruch 12 oder 13, bei dem die Kostenfunktion eine Nicht-Gaussheit, einer Nicht-Weißheit und/oder einer Nicht- Stationarität von Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der Teilsignale (y₁, y₂) berücksichtigt.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem der Parametereinsteller ausgelegt ist, um die Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal und die Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal zu bestimmen, und um die Filterparameter des einstellbaren Filters (340, 350; 746A, 746P) so zu verändern, dass eine Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal (e₁) verringert wird, und um die Filterparameter des einstellbaren Filters so zu verändern, dass eine Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal (e₂) verringert wird.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem der Parametereinsteller ausgelegt ist, um die Filterparameter des einstellbaren Filters (340; 350; 746A, 746P) durch eine Optimierung so einzustellen, dass eine Leistung in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal (e₁) gegenüber einem Zustand vor der Optimierung verringert wird, und um die Filterparameter des einstellbaren Filters so einzustellen, dass eine Leistung in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal (e₂) gegenüber einem Zustand vor der Optimierung verringert wird.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem der Parametereinsteller einen Nutzsignal-Detektor (390) umfasst, der ausgelegt ist, um zu erkennen, wann ein Nutzsignal von der Nutzsignalquelle (320) mit zumindest einer minimalen Nutzsignalstärke in dem ersten Mikrophonsignal (x₁) oder in dem zweiten Mikrophonsignal (x₂) vorliegt, und um die Filterparameter des einstellbaren Filters (340, 350; 746A, 746P) nur dann zu verändern oder zu optimieren, wenn kein Nutzsignal mit zumindest der minimalen Nutzsignalstärke vorliegt.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei der Signaltrenner ausgelegt ist, um das erste Mikrophonsignal (x₁) das zweite Mikrophonsignal (x₂), das erste Teilsignal (y₁) und/oder das zweite Teilsignal (y₂) durch eine Mehrzahl von Signalanteilen in einer Mehrzahl von Audiofrequenzbereichen darzustellen, und um die Audioinhalte der zumindest zwei Signalquellen (320, 322) basierend auf einer Analyse in einem Spektralbereich zu trennen, und wobei das einstellbare Filter (340, 350; 746A, 746P) ausgelegt ist, um verschiedene Spektralanteile des Teilsignals separat zu verzerren; und wobei der Signalentferner (360, 360) ausgelegt ist, um einen Audioinhalt der Stör-Signalquelle in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal (e₁) durch eine separate Verarbeitung verschiedener Spektralanteile zu reduzieren, und um einen Audioinhalt der Stör-Signalquelle in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal (e₂) durch eine separate Verarbeitung verschiedener Spektralanteile zu reduzieren.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, bei dem das erste bereinigte Mikrofonsignal (e₁) ein Ausgangssignal des Signalentferners darstellt.
Signaltrenner (300; 400; 700) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 21, bei dem der Signalentferner einen Differenzbilder umfasst, der ausgelegt ist, um das erste verzerrte Teilsignal (y₂') von dem ersten Mikrofonsignal (x₁) oder von einer Allpass-gefilterten Version (x₁') des ersten Mikrofonsignals zu subtrahieren, wobei ein von dem Differenzbilder gebildetes Differenzsignal das erste bereinigte Mikrofonsignal (e₁) dar stellt, und um das zweite verzerrte Teilsignal (y₂'') von dem zweiten Mikrofonsignal (x₂) oder von einer Allpass-gefilterten Version des zweiten Mikrofonsignals (x₂') zu subtrahieren, wobei ein von dem Differenzbilder gebildetes Differenzsignal das zweite bereinigte Mikrofonsignal (e₂) darstellt.
Verfahren zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals (a₁), das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal (x₁) beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals (a₂), das einen Audioinhalt der Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal (x₂) beschreibt, mit folgenden Schritten: Empfangen (810) der zwei Mikrophonsignale von zwei Schallaufnehmern, die in einem Raum angeordnet sind, um Audiosignale von in dem Raum befindlichen Signalquellen zu empfangen; Trennen (810) von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, um ein erstes Teilsignal (y₁) zu erhalten, das im Wesentlichen eine Audioinhalt der ersten Signalquelle beschreibt, und das das erste Ausgangssignal darstellt, und um ein zweites Teilsignal (y₂) zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer zweiten Signalquelle beschreibt; Einstellen (820) von Parametern einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des ersten Teilsignals aus den Mikrophonsignalen derart, dass eine Verzerrung des ersten Teilsignals gegenüber dem ersten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist; Einstellen (830) von Parametern einer Verarbeitungsvorschrift zur Erzeugung des zweiten Teilsignals aus dem Mikrophonsignalen derart, dass eine Verzerrung des zweiten Teilsignals gegenüber dem zweiten Mikrophonsignal kleiner als eine Maximalverzerrung ist; und Entfernen (840) des zweiten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um das zweite Ausgangssignal zu erhalten, in dem das zweite Teilsignal reduziert ist.
Verfahren zum Bestimmen eines ersten Ausgangssignals (a₁), das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem ersten Mikrophonsignal (x₁) beschreibt, und zum Bestimmen eines zweiten Ausgangssignals (a₂), das einen Audioinhalt einer Nutzsignalquelle in einem zweiten Mikrophonsignal (x₂) beschreibt, mit folgenden Schritten: Empfangen (910) der zwei Mikrophonsignale, die Signale von zwei Schallaufnehmern, die in einem Raum angeordnet sind, um Audiosignale von in dem Raum befindlichen Signalquellen zu empfangen, beschreiben; Trennen von Audioinhalten von zumindest zwei Signalquellen, um ein Teilsignal (y₂) zu erhalten, das im Wesentlichen einen Audioinhalt einer Stör-Signalquelle beschreibt; Verzerren (930) des Teilsignals in einem einstellbaren Filter, um ein erstes verzerrtes Teilsignal (y₂') zu erhalten; Verzerren (940) des Teilsignals in einem einstellbaren Filter, um ein zweites verzerrtes Teilsignal (y₂'') zu erhalten; Entfernen (940) des ersten verzerrten Teilsignals aus dem ersten Mikrophonsignal, um ein erstes bereinigtes Mikrophonsignal zu erhalten, das das erste Ausgangssignal bildet; Entfernen (950) des zweiten verzerrten Teilsignals aus dem zweiten Mikrophonsignal, um ein zweites bereinigtes Mikrophonsignal zu erhalten, das das zweite Ausgangssignal bildet; Einstellen (960) von Filterparametern des einstellbaren Filters, um einen Audioinhalt der Stör-Signalquelle in dem ersten bereinigten Mikrophonsignal zu reduzieren; und Einstellen (970) von Filterparametern des einstellbaren Filters, um einen Audioinhalt der Störsignalquelle in dem zweiten bereinigten Mikrophonsignal zu reduzieren.
Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 23 oder 24, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.