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Patent Searching and Data


Title:
CONFIGURABLE MICROPHONE ARRAY, AND METHOD FOR CONFIGURING A MICROPHONE ARRAY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/086151
Kind Code:
A1
Abstract:
Microphone arrays with an automatic beam focusing function can detect sound sources within a search region in an autonomous manner, capture the sound of the sound sources, and output same, for example for conference telephones. Said microphone arrays can easily focus on disruptive sound sources and capture disruptive noises. In order to prevent this from happening, a user plays back a defined control audio signal from the direction (137) of a disruptive sound source (130) via a portable electronic device (110), such as a smartphone with a special app. The microphone array (100) detects the defined control audio signal and the direction (137) of the reception of said audio signal and in response thereto configures itself automatically in accordance with the control audio signal and the reception direction. For example, the reception direction can be damped or eliminated from the search region of the microphone array, or a previously configured damping or elimination of a direction can be canceled. Advantageously, the configuration is simple to carry out and does not require a defined orientation of the microphone array in the room. The elimination of parts of the search region can reduce error rates and improve the audio quality.

Inventors:
LEE MICHAEL (US)
ATHINEOS MARIOS (US)
Application Number:
PCT/EP2018/070382
Publication Date:
May 09, 2019
Filing Date:
July 27, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SENNHEISER ELECTRONIC GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
H04R3/00; H04R1/40; H04R29/00
Foreign References:
US20160012827A12016-01-14
EP1465455A22004-10-06
US7092763B12006-08-15
US20170164101A12017-06-08
US20170164101A12017-06-08
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) mit:

einer Mikrofonanordnung (200) mit einer Mehrzahl von Mikrofonkapseln (210, 310); einem Kontrollsignal-Detektor (240, 30, 40), der Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) erhält und ausgebildet ist, daraus mindestens ein vordefiniertes Kontroll-Schallsignal sowie dessen Empfangsrichtung zu detektieren, und der mindestens ein erstes Steuerungssignal (CTR, XS, S1 x, S2x, S3x) ausgibt, das einem detektierten Kontroll-Schallsignal und dessen Empfangsrichtung entspricht,

wobei das Kontroll-Schallsignal eine synthetisch erzeugte Tonfolge und kein Sprachsignal ist;

mindestens einer Richtungssteuerungseinheit (250, 350, 421 d - 423d), die ein zweites Steuerungssignal (255, 355, DC1 ) zur Richtungssteuerung erzeugt und dieses ausgibt; und

mindestens einer Strahlformungseinheit (200, 320, 421 b, 422b, 423b), die Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (3 0) und das zweite Steuerungssignal (255, 355, DC1 ) zur Richtungssteuerung erhält,

wobei die Strahiformungseinheit (200, 320, 421 b, 422b, 423b) dazu ausgebildet ist, aus den Ausgangssignalen (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) eine vom zweiten Steuerungssignal (255, 355, DC1 ) bestimmte Richtcharakteristik des Mikrofonarrays mit mindestens einer Vorzugsrichtung zu bilden, aus der Vorzugsrichtung ein Nutzsignal zu empfangen und das Nutzsignal auszugeben (220, 325, 425), und

wobei das erste Steuerungssignal (CTR, XS, S1x, S2x, S3x) an die Richtungssteuerungseinheit (250, 350, 421 d - 423d) ausgegeben wird und die Richtcharakteristik der Strahlformungseinheit bezüglich der ersten Richtung verändert.

2. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach Anspruch 1 , wobei mehrere Kontroll- Schallsignale vordefiniert sind, und wobei der Kontrollsignal-Detektor (240, 30, 40) dazu ausgebildet ist, die Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) mit den mehreren Kontroll-Schallsignalen zu vergleichen und jeweils ein Kontroll-Schallsignal zu detektieren, und wobei das mindestens eine erste Steuerungssignal (CTR, XS, S1 x, S2x, S3x) dem jeweils detektierten Kontroll-Schallsignal entspricht.

3. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Steuerungssignal (CTR, XS, S1x, S2x, S3x) die Richtungssteuerungseinheit so konfiguriert, dass die erste Richtung als Vorzugsrichtung der Strahlformungseinheit gemäß dem zweiten Steuerungssignal ausgeschlossen wird und das Mikrofonarray die erste Richtung aus seinem Empfangsbereich ausblendet.

4. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei vor dem Detektieren des Kontroll-Schallsignals die Richtungssteuerungseinheit so konfiguriert war, dass die erste Richtung oder eine der ersten Richtung benachbarte zweite Richtung als Vorzugsrichtung der Strahlformungseinheit gemäß dem zweiten Steuerungssignal ausgeschlossen ist, und wobei das erste Steuerungssignal (CTR, XS, S1 x, S2x, S3x) bewirkt, dass die Ausschließung aufgehoben wird.

5. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Richtungssteuerungseinheit (350) die Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) erhält und dazu ausgebildet ist, daraus eine Richtung einer dominanten Schallquelle zu detektieren, wobei das zweite Steuerungssignal (355) von der Richtung der dominanten Schallquelle abhängt.

6. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach Anspruch 5, wobei die Richtungssteuerungseinheit (350) die Ausgangssignale (230,315) nur eines Teils der Mikrofonkapseln in der Mikrofonanordnung (310) nutzt,

7. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Richtungssteuerungseinheit (350) zum Detektieren einer Richtung einer dominanten Schallquelle ein Raster von Testpunkten (107) mit festgelegten Positionen benutzt.

8. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 5 - 7, wobei für einzelne Testpunkte (107) des Rasters von Testpunkten definiert werden kann, dass sie nicht für die Suche benutzt werden.

9. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Richtungssteuerungseinheit (421 d, 422d, 423d) eine Richtcharakteristik mit einer festgelegten, von den Ausgangssignalen (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) unabhängigen Richtung erzeugt.

10. Konfigurierbares Mikrofonarray ( 00) nach Anspruch 9, wobei die Strahlformungseinheit (421 b - 423b) eine Einzelfokus-Strahlformungseinheit ist, und wobei das Mikrofonarray mehrere Einzelfokus-Strahlformungseinheiten mit unterschiedlichen Richtcharakteristiken enthält, deren Ausgangssignale in einem Kombinierer (424) überlagert oder addiert werden, um das auszugebende Nutzsignal (425) zu erzeugen.

11. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei der Kontrollsignal-Detektor (240, 30, 40) dazu ausgebildet ist, in jedem der ihm zugeführten Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) das mindestens eine Kontroll- Schailsignal zu detektieren (330, 430), jeweils ein Detektionssignal (355) zu erzeugen, und die Detektionssignale (335) miteinander zu korrelieren (340, 440), um die Empfangsrichtung des Kontroll-Schallsignals zu detektieren.

12. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei der Kontrollsignal-Detektor (240, 30, 40) dazu ausgebildet ist, in mindestens einem der ihm zugeführten Ausgangssignale (230, 315) der Mikrofonanordnung (310) das mindestens eine Kontroll-Schallsignal zu detektieren (330, 430), und weiterhin dazu ausgebildet ist, die ihm zugeführten Ausgangssignale (230, 315) miteinander zu korrelieren, um die Empfangsrichtung des Schallsignals zu detektieren.

13. Konfigurierbares Mikrofonarray (100) nach einem der Ansprüche 1 - 12, wobei der Kontrol Isigna I-Detektor mindestens ein Steuerungssignai (CS) an die Strahlformungseinheit (320, 420) ausgibt, um eine Ausgabe des Kontroll-Schallsignals als Nutzsignal zu unterdrücken.

14. Verfahren zum Konfigurieren eines Mikrofonarrays (100) für Sprachsignale, wobei das Mikrofonarray eine Anordnung (200) einer Mehrzahl von Mikrofonkapseln (210, 310) enthält, und wobei das Verfahren automatisch ausgeführt wird und die folgenden Schritte enthält:

Kombinieren von Ausgangssignalen der Mikrofonkapseln miteinander mittels Strahlformung, wobei eine Richtcharakteristik entsteht und wobei entsprechend der Richtcharakteristik detektierte Schallsignale als Nutzsignale an einem Ausgang (325, 425) des Mikrofonarrays ausgegeben werden;

automatisches Suchen (610) innerhalb eines räumlichen Suchbereichs mit einem Kontrollsignal-Detektor nach Schallsignalen;

Detektieren (620) eines Schallsignals aus einer ersten Richtung und Detektieren (625) der ersten Richtung; Feststellen (630) in dem Kontrollsignai-Detektor, dass das detektierte Schallsignal einem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht und eine synthetisch erzeugte Tonfolge und kein Sprachsignal ist;

Erzeugen (640) eines ersten elektrischen Steuersignals (CTR, XS, S1 x, S2x, S3x) gemäß dem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal und gemäß der ersten Richtung; und

automatisches Konfigurieren (650) des Mikrofonarrays gemäß dem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal und gemäß der ersten Richtung, wobei die Richtcharakteristik bezüglich der ersten Richtung geändert wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Mehrzahl von verschiedenen Kontroll- Schallsignalen vordefiniert ist, die beim automatischen Konfigurieren (650) zu unterschiedlichen Konfigurationen des Mikrofonarrays führen.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das automatische Konfigurieren (650) ein Ausschließen der ersten Richtung aus der Richtcharakteristik umfasst. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 16, wobei das automatische Konfigurieren (650) eine geänderte Verstärkung von Schallsignalen, die aus der ersten Richtung empfangen werden, umfasst.

Description:
Konfigurierbares Mikrofonarray und Verfahren zum Konfigurieren eines ik- rofonarrays

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Mikrofonarrays und insbesondere Mikrofonarrays mit automatischer Strahlfokussierung (automatic beam focusing).

Hintergrund Mikrofonarrays benutzen eine Vielzahl von Mikrofonkapsein und kombinieren deren Ausgangssignale, um eine spezifische Richtwirkung des Mikrofonarrays in eine bestimmte Richtung zu erreichen. Die Richtung einer Schallquelle kann detektiert werden, indem Verzögerungen zwischen den an den Mikrofonkapseln ankommenden Schallsignalen analysiert werden. Entsprechend kann eine Richtwirkung eines Mikrofonarrays erreicht werden, indem verzögerte Ausgangssignaie der Mikrofone kombiniert werden. Während für manche Anwendungen eine Richtwirkung in eine bestimmte, unveränderliche Richtung ausreicht, erfordern andere Anwendungen wie z.B. Konferenztelefone mehrere Fokusbereiche oder sogar eine variable Richtwirkung des Mikrofonarrays, wobei die Richtung einer erhöhten Empfindlichkeit durch Einstellen bzw. Ändern der jeweiligen Verzögerungen kontrolliert werden kann.

Mikrofonarrays können auch automatische Strahlfokussierung benutzen, um ihre Richtwirkung automatisch auf einen gerade aktiven Sprecher einzustellen. Zum Beispiel kann das Mikrofonarray die Richtung eines gerade aktiven Sprechers feststellen, indem die Richtung eines Schallsignals detektiert wird, das unter allen Schallsignalen die maximale Lautstärke oder Energie aufweist. In der Praxis kann das Mikrofonarray Schallsignale aus verschiedenen, vorgegebenen Richtungen eines vorgegebenen Suchbereichs absuchen. Es kann die jeweiligen Energien von Schallsignalen aus diesen Richtungen feststellen und vergleichen, eine Richtung maximaler Schallenergie feststellen und die Verzögerungen für seine Mikrofonkapseln so einstellen, dass eine Richtwirkung in die festgestellte Richtung ent- steht. Ein solches Mikrofonarray ist z.B. aus US 2017/164101 A1 bekannt. Es kann z.B. für ein Konferenztelefon eingesetzt werden, das auf einen beliebig im Raum positionierten oder sich bewegenden Sprecher fokussieren und ihn verfolgen kann. Es können jedoch Problerne auftreten, wenn sich im Suchbereich eine Schallquelle befindet, deren Schall nicht vom Mikrofonarray aufgenommen werden soll. Zum Beispiel kann es passieren, dass störender Schall durch ein offenes Fenster oder eine offene Tür hörbar ist. Für Mikrofonarrays, die z.B. in Konferenzräumen installiert sind, können die störenden Schallquellen elektronische Geräte sein, so wie Beamer (bzw. Projektoren), Lautsprecher, Lüfter oder eine Klimaanlage. Insbesondere wenn sich die störende Schallquelle dicht bei dem Mikrofonarray befindet oder bei Stille im Raum, z. B. während längerer Sprechpausen, kann das Mikrofonarray die Störquelle wahrnehmen. Der Störschall kann sogar das Schallsignal mit der höchsten Energie im Suchbereich sein, so dass das Mikrofonarray auf die Störquelle fokussiert. Bei Sprechpausen kann dann der Fokus des Mikrofonarrays zwischen einem Sprecher und der Störquelle hin- und herspringen, was die Signalqualität des Sprachsignals verschlechtern kann. Besonders störend ist es, wenn das Mikrofonarray den Schall der Störquelle aufnimmt und verstärkt.

Zusammenfassung der Erfindung Ein der Erfindung zu Grunde liegendes Problem besteht daher darin, zu verhindern, dass ein Mikrofonarray mit mehreren Fokusbereichen oder mit automatischer Strahlfokussie- rung auf akustische Störquellen fokussiert. Insbesondere soll das Problem flexibel für verschiedene Arten von akustischen Störquellen gelöst werden, nämlich solche, deren räumliche Lage relativ zum fest installierten Mikrofonarray erst mit der Installation des Mikro- fonarrays bekannt ist, und die zumindest über einen gewissen Zeitraum (z.B. die typische Länge eines Telefonats) oder dauerhaft unbeweglich sind, wie z.B. ein Lüfter. Außerdem soll das Problem auch für temporär auftretende Störquellen gelöst werden, deren räumliche Lage zwar fest ist, die sich aber erst während eines Telefonats als Störquellen erweisen, wie z.B. ein geöffnetes Fenster. Darüber hinaus soll das Problem auch für bewegliche, also nicht fest installierte Mikrofonarrays gelöst werden.

Zumindest die genannten Probleme werden durch ein Mikrofonarray nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.

Das erfindungsgemäße Mikrofonarray kann ein vordefiniertes, automatisch erzeugtes Kontroll-Schailsignal detektieren, das aus einer Richtung abgespielt wird, in der sich eine stö- rende Schallquelle befindet, und sich entsprechend der Richtung und dem detektierten Kontroll-Schallsignal konfigurieren. Das Kontroll-Schallsignal kann z.B. eine Audiosignatur enthalten. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem das Mikrofonarray einen definierten Suchbereich auf Schallquellen durchsucht, das abgespielte vordefinierte Kontroll-Schallsignal erkennt, die Richtung feststellt, aus der es kommt, und daraufhin das Mikrofonarray entsprechend dem Kontroll-Schallsignal und der festgestellten Richtung konfiguriert Die Konfiguration kann z.B. eine besondere Verstärkung/Dämpfung oder die Eliminierung der festgestellten Richtung aus dem Suchbereich umfassen, oder die Löschung einer früher konfigurierten besonderen Verstärkung/Dämpfung oder Eliminierung einer Richtung.

Ein konfigurierbares Mikrofonarray gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält eine Mehrzahl von Mikrofonkapseln, eine Strahlformungseinheit mit konfigurierbarer Richtwirkung, mindestens eine Richtungssteuerungseinheit zum automatischen Kontrollieren und Einstellen der konfigurierbaren Richtwirkung, und eine Konfigurationskontrolleinheit mit einem Kontrollsignal-Detektor, die geeignet ist, ein von den Mikrofonkapseln detektier- tes Schalisignal als ein vordefiniertes Kontroll-Schallsignal sowie dessen Empfangsrichtung zu erkennen und mindestens ein dem Kontroll-Schallsignal entsprechendes Steuerungssignal zu erzeugen. Mit dem Steuerungssignal wird die Richtungssteuerungseinheit gemäß dem Kontroll-Schallsignal konfiguriert. Dabei können in einigen Ausführungsformen sowohl die Strahlformungseinheit als auch die Richtungssteuerungseinheit und die Konfi- gurationskontrolieinheit Eingangssignale direkt von den Mikrofonkapseln erhalten. Die Richtungssteuerungseinheit kann in einigen Ausführungsformen auch in die Strahlformungseinheit integriert sein. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie eine bequeme und nutzerfreundliche Lösung bereitstellt, um eine rasche, flexible und einfache Konfiguration von Mikrofonarrays zu unterstützen. Insbesondere können Regionen des Suchbereichs markiert werden, so dass das Mikrofonarray Signale aus den verschiedenen Regionen unterschiedlich verarbeiten kann. Die Anzahl dieser Regionen ist variabel. Die erfindungsgemäße Lösung ist intuitiv und einfach zu benutzen. Ein weiterer Vorteil ist, dass für die Konfiguration keine definierte Position bzw. Ausrichtung des Mikrofonarrays im Raum notwendig ist, d.h. das Mikrofonarray kann beliebig positioniert werden oder sogar in einem mobilen Gerät enthalten sein. Die Konfiguration kann dann für die jeweilige momentane Situation angepasst werden. Die Eliminierung von Regionen des Suchbereichs kann Fehlerraten von Mikrofonarrays erheblich re- duzieren und die Audioqualität verbessern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen vorgestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Konferenzraum mit einem an der Decke montierten Mikrofon array und störenden Schallquellen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays gemäß einer ersten Ausführung sform;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays gemäß einer zweiten Ausfüh-

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der Strahlformungseinheit in der dritten Ausführungsform;

Fig. 6 ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform; und

Fig. 7 beispielhafte Tonsequenzen als Kontroll-Schallsigna!e.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt exemplarisch einen Konferenzraum mit einem an der Decke montierten konfi- gurierbaren Mikrofonarray 100 und mit mehreren akustischen Störquellen, zum Beispiel einem Projektor 120, einer Klimaanlage 130 und einem Lautsprecherpaar 140, 140'. Das Mikrofonarray 100 ist in diesem Beispiel mittig im Raum montiert, oberhalb eines Tisches 150. Fig. 1 a) ist eine schematische Seitenansicht des Konferenzraums und Fig. 1 b) ist eine schematische Ansicht von oben. Das Mikrofonarray 100 kann anfangs in allen Rich- tungen seines Suchbereichs oder Erfassungsbereichs nach Schallquellen suchen, eine o- der mehrere dominante Schallquellen detektieren und deren Schallsignale aufnehmen und ausgeben. Die Schallquellen können Sprecher sein, z.B. Teilnehmer einer Telefonkonferenz, die am Tisch 150 sitzen, im Konferenzraum stehen oder sich darin bewegen. Der Suchbereich kann sich auf den gesamten Raum erstrecken. Für die Suche nach Schall- quellen können verschiedene Techniken benutzt werden, z.B. ein vordefiniertes Raster von Testpunkten 107. Es kann auch ein Bereich 105 des Raumes grundsätzlich vom Suchbereich ausgenommen werden, z. B. konstruktiv durch das Mikrofonarray bedingt. Während konventionelle Mikrofonarrays durch unerwünschten Schall verschiedener Störquellen 120, 130, 140 gestört werden können, bietet die Erfindung eine einfache Möglichkeit, eine oder mehr spezifische Störquellen aus dem Erfassungsbereich des Mikrofonarrays auszublenden: Ein Nutzer kann ein tragbares elektronisches Gerät 110, das zur Wiedergabe von Schall geeignet ist, wie z.B. ein Smartphone oder eine akustische Fernbedienung, zwischen dem konfigurierbaren Mikrofonarray 100 und der Störquelle 30 platzieren, und kann mit dem tragbaren elektronischen Gerät 110 ein spezifisches Kontroll-Schallsignal abspielen. Dies kann z.B. ein aufgenommenes oder ein von einem Computerprogramm erzeugtes synthetisches Schallsignal sein. Ein Sprachsignal wäre wenig geeignet, weil es Spracherkennung und Training auf bestimmte Sprecher erfordern würde. Grundsätzlich detektiert das Mikrofonarray 100 Schallsignale und die räumliche Richtung, aus der es die Schallsignale empfängt. Dazu kann die Richtung der größten Lautstärke aller Schallsignale detektiert werden. Dabei wird in einer Ausführungsform nur ein Teil der vorhandenen Mikrofonkapseln benutzt, wodurch der Verarbeitungsaufwand reduziert wird. In einer anderen Ausführungsform werden alle Mikrofonkapseln benutzt. Die Suche nach einer dominanten Schallquelle kann in regelmäßigen Abständen wiederholt werden, z. B. alle 30 ms, oder permanent durchgeführt werden. In jedem Zeitabschnitt wird eine dominante Schallquelle detektiert, die Strahlformung des Mikrofonarrays wird im gegenwärtigen oder im nächsten Zeitabschnitt auf sie fokussiert und ihr Schallsignal wird aufgenommen und ausgegeben, Die Richtung kann z.B. als ein Paar von Elevations- und Azimutwinkel erfasst werden. Wenn das Mikrofonarray 100 ein Raster von Testpunkten 107 benutzt, kann es die Einfallsrichtung des Schallsignals auch durch den jeweiligen Testpunkt oder die Testpunkte anstatt der Winkel detektieren. Dabei kann auch zwischen mehreren Testpunkten interpoliert werden, um eine zwischen Testpunkten liegende Richtung zu detektieren. In einer Ausführungsform können mehrere oder alle Testpunkte des Rasters gleich- zeitig oder zumindest innerhalb des oben genannten Zeitabschnitts analysiert werden. In einer Ausführungsform enthält das Raster nur wenige Testpunkte, die bekannten Positionen potentieller Schallquellen entsprechen. In jedem Fall repräsentiert das Paar von Elevations- und Azimutwinkel bzw. der festgestellte oder interpolierte Testpunkt einen räumlichen Sektor, dessen Größe einer räumlichen Auflösung des Mikrofonarrays entspricht, als Einfallsrichtung des Schallsignals.

Dieses Verfahren zur Detektion eines Schallsignals kann sowohl für Nutzsignale benutzt werden, also z.B. Sprachsignale, die zur weiteren Verarbeitung ausgegeben werden, als auch für die spezifischen Kontroll-Schallsignaie, die erfindungsgemäß zur Steuerung des Mikrofonarrays dienen. Diese sind spezifisch dadurch, dass sie eine kodierte Information oder Signatur enthalten. Das kann z.B. eine einfache Tonfolge oder Melodie sein, ein Schallsignal mit einer bestimmten Modulation oder ein spezielles Audio-Wasserzeichen. Das Kontroll-Schallsignal kann im hörbaren Frequenzbereich oder zumindest teilweise im Ultraschallbereich liegen. Ein Beispiel wird weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben. Das Mikrofonarray 100 kann die Kontroll-Schallsignale detektieren und deko- dieren, um die darin enthaltene Information zu erhalten, indem es das empfangene Schallsignal mit einem oder mehreren vordefinierten Kontroll-Schallsignalen vergleicht. Wenn das empfangene Kontroll-Schallsignal einem vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht, führt das Mikrofonarray 100 eine entsprechende Konfiguration durch, z.B. bezüg- lieh seiner Strahlsteuerung und räumlichen Richtwirkung. Außerdem kann das empfangene Kontroll-Schallsignal, da es ein Schallsignal ist, über den normalen Audioausgang des Mikrofonarrays ausgegeben werden. In einer Ausführungsform unterdrückt allerdings das Mikrofonarray die Ausgabe des Kontroll-Schallsignals, nachdem es erkannt hat, dass das empfangene Kontroll-Schallsignal einem vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht und daher kein Sprach- bzw. Nutzsignal ist. In einer Ausführungsform erfolgt die Detektion des Kontroll-Schallsignals gleichzeitig mit der Suche nach dem dominanten Schallsignal und unabhängig davon, so dass das Kontroll-Schallsignal auch dann erkannt werden kann, wenn es nicht das dominante Schallsignal ist. Beide Prozesse sind ähnlich und können dieselben Mikrofonsignale benutzen, wie weiter unten beschrieben. Verschiedene Arten der Konfiguration sind möglich. Zum Beispiel kann die detektierte räumliche Richtung, aus der ein Kontroll-Schallsignal empfangen wurde, aus dem Suchbereich des Mikrofonarrays ausgeschlossen werden. Dadurch ist es für den Nutzer sehr einfach möglich, eine Störquelle aus dem Suchbereich des Mikrofonarrays zu entfernen: in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel kann der Nutzer das tragbare Gerät 110 z.B. zwischen das Mikrofonarray 100 und die Klimaanlage 130 halten. Wenn der Nutzer ein spezifisches Kontroll-Schallsignal abspielt, das z.B. von einem Smartphone mittels einer App erzeugt werden kann, dann erkennt das Mikrofonarray das Kontroll-Schallsignal und dessen Richtung, dekodiert die darin enthaltene Information intern zu einem elektrischen Steuersignal mit der Bedeutung„Schließe diese Richtung aus", und konfiguriert sich, indem es die ent- sprechende Richtung aus seinem Suchbereich ausschließt. Zumindest Nutzsignale aus dieser Richtung werden dann ignoriert. Die auszuschließende Richtung ist eine räumliche Richtung, d.h. sie kann durch ein Winkelpaar von einem Elevationswinkel 9 e und einem Azimutwinkel <j> a oder z.B. als ein Testpunkt oder eine Gruppe von Testpunkten 137 festgelegt werden. Sie wird im Folgenden als Ausschlusssektor bezeichnet. Das Mikrofonarray 100 speichert diese I formation, bis sie z.B. durch eine weitere Konfiguration überschrieben oder gelöscht wird.

In einer Ausführungsform können angrenzende Sektoren oder Richtungen aus dem Suchbereich ausgeschlossen werden, wenn das Mikrofonarray während der beschriebenen Konfiguration Schall von dort empfängt. Es ist auch möglich, die Größe des Ausschluss- Sektors zu steuern, indem das tragbare elektronische Gerät 110 beim Abspielen des Kontroll-Schallsignals näher an das Mikrofonarray 100 (zur Vergrößerung des Sektors) oder weiter entfernt vom Mikrofonarray (zur Verkleinerung des Sektors) platziert wird. Der Nutzer kann den Vorgang für eine oder mehrere weitere Störquellen wiederholen. Das Mikro- fonarray wird diese dann alle aus dem Suchbereich ausschließen, indem es jeweils Ausschlusssektoren generiert und speichert, z.B. in Fig. 1 einen ersten Ausschlusssektor 125 für einen Projektor 120, einen zweiten Ausschlusssektor 135 für eine Klimaanlage 130 und einen dritten und vierten Ausschiusssektor 145, 145' für ein an der Wand hängendes Paar von Lautsprechern 140, 140'. Während in Fig. 1 a) Elevationswinkel ü e der Ausschlusssek- toren dargestellt sind, zeigt Fig. 1 b) deren Azimutwinkel φ 8 . Zum Beispiel haben die dritten und vierten Ausschlusssektoren 145,145' für die an der Wand hängenden Lautsprecher denselben Elevationswinkel, aber verschiedene Azimutwinkel. Aufgrund der begrenzten räumlichen Auflösung sind mit dem Begriff„Winkel" bzw.„Richtung" immer Winkelbereiche gemeint. Jeder Testpunkt 107, 137, 147 in Fig. 1 a) stellt einen Strahl mit einem bestimmten Elevations- und Azimutwinkelbereich bzw. einen Strahl durch das Mikrofonarray und den Testpunkt dar, und das tragbare Gerät 110 kann irgendwo entlang dieses Strahls platziert sein. Der detektierte bzw. ausgeschlossene Bereich kann jedoch bei größerer Entfernung des tragbaren Gerätes 1 10 vom Mikrofonarray aufgrund der räumlichen Auflösung kleiner sein. In einer Ausführungsform kann das Mikrofonarray 00 mehrere verschiedene, vordefinierte und vom tragbaren Gerät 1 10 abgespielte Kontroll-Schallsignale, die verschiedenen Steuerbefehlen entsprechen, erkennen und unterscheiden. Das Mikrofonarray 100 kann diese dekodieren, um den jeweiligen Steuerbefehl zu erhalten und umzusetzen, d.h. sich entsprechen zu konfigurieren. Beispielsweise kann eine frühere Konfiguration eines Ausschlusssektors aufgehoben werden. Dazu kann ein Kontroll-Schallsigna! mit der darin enthaltenen Steuerungsinformation „Lösche den Ausschluss dieses Sektors" definiert werden. Diese ist z.B. nützlich, wenn eine Störquelle bewegt wurde oder wenn versehentlich ein falscher Ausschlusssektor definiert wurde. Eine entsprechende Steuerung ist einfacher zu implementieren in Ausfüh- rungsformen, bei denen die Suche nach einer dominanten Schallquelle und die Detektion von Kontroll-Schallsignalen getrennte, gleichzeitig ablaufende Prozesse sind, wie weiter unten beschrieben. In anderen Ausführungsformen kann es passieren, dass das Mikrofonarray das Kontroll-Schallsignal nicht empfängt, weil es aus einer vom Suchbereich ausgeschlossenen Richtung kommt. In diesem Fall kann die Steuerungsinformation jedoch „Lösche den Ausschluss benachbarter Sektoren" lauten und aus einem benachbarten, nicht ausgeschlossenen Sektor abgespielt werden. In einer Ausführungsform ist ein spezielles Kontroll-Schallsignal zur Löschung aller Ausschlusssektoren definiert. In einer Ausführungsform kann das Mikrofonarray eine oder mehr Konfigurationen für späteren Abruf speichern, z. B. für mehrere verschiedene Konferenzräume. Als ein weiteres Beispiel kann das Mikrofonarray durch einen Steuerungsbefehl so konfiguriert werden, dass die Verarbeitung von Schallsignalen aus der entsprechenden räumlichen Richtung modifiziert wird, z.B. kann ein bestimmter Verstärkungsfaktor darauf angewandt werden. Diese Richtung wird im Folgenden als Markierungssektor bezeichnet, Auch dieser Steuerungsbefehl kann durch einen anderen Steuerungsbefehl aufgehoben werden. Das von dem tragbaren elektronischen Gerät 1 10 wiedergegebene Kontroll-Schallsignal ist vorzugsweise kein Sprachsignal, sondern in einer Ausführungsform ein synthetisiertes bzw. elektronisch erzeugtes akustisches Signal. Dadurch ist es einfacher zu unterscheiden von Nutz- (Sprach-) Signalen, die gleichzeitig aufgenommen werden können. Insbesondere ist dann zur Dekodierung keine Spracherkennung notwendig, die meist sehr aufwän- dig ist.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays in einer ersten Ausführungsform. Das Mikrofonarray 100 enthält eine Anordnung 200 einer Mehrzahl von Mikrofonkapseln 210, die eine konfigurierbare Richtwirkung hat. Dazu enthält die Anordnung 200 auch Steuerungselektronik (nicht dargestellt), z. B. Analog-Digital-Wandler (ADC) und einstellbare Ver- zögerungselemente. Das Mikrofonarray 100 enthält weiterhin eine Richtungskontrolleinheit 250 und eine Konfigurationskontrolleinheit 240. Die Richtungskontrolleinheit 250 ist dafür angepasst, die konfigurierbare Richtwirkung der Mikrofonanordnung 200 zu steuern, z.B. die einstellbaren Verzögerungselemente einzustellen. Die Konfigurationskontrolleinheit 240 ist dafür angepasst, festzustellen, ob ein von der Mikrofonanordnung 200 detektiertes Schallsignal ein Kontroll-Schallsignal ist und einem vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht. Die Konfigurationskontrolleinheit 240 ist ferner dafür angepasst, ein oder mehrere Steuerungssignale CTR an die Richtungskontrolleinheit 250 zu schicken, um diese gemäß dem detektierten Schallsignal bzw. dem vordefinierten Kontroll-Schallsignai zu konfigurieren. Die Konfigurationskontrolleinheit 240 und/oder die Richtungskontrolleinheit 250 kann durch einen oder mehrere Prozessoren realisiert werden, z.B. Signalprozessor-Einheiten. In der dargestellten Ausführungsform enthält die Mikrofonanordnung 200 Verzögerungselemente für von den Mikrofonkapseln 210 aufgenommene Mikrofonsignale, und hat daher in sich eine Richtwirkung. Zur Veränderung der Richtwirkung bzw. Strahlformung sind die Verzögerungselemente konfigurierbar, und die Richtungskontrolleinheit 250 erzeugt Kontrollsignale 255 für deren Konfiguration. Die aufgenommenen Schallsignale, und damit das Ausgangssignal 230 der Mikrofonanordnung 200, enthalten aber nicht nur Kontrollsignale, sondern auch Sprach- bzw. Nutzsignale, die aus einer oder mehreren durch die Strahlfo- kussierung bestimmten Richtungen empfangen werden. Diese werden zur Sprachausgabe und zur weiteren Verarbeitung wie z.B. Filterung (nicht dargestellt) an einem Ausgang 220 ausgegeben. Die Konfigurationskontrolleinheit 240 kann in einer Ausführungsform eine dominante Schallquelle detektieren und die Richtwirkung des Mikrofonarrays durch Strahlformung mittels der Richtungskontrolleinheit 250 entsprechend darauf ausrichten, wie oben beschrieben.

In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthält die Konfigurationskontrolleinheit 240 einen Komparator 241 , einen Steuerungssignalgenerator 242 und einen Richtungsdetektor 243. Der Richtungsdetektor 243 ist dafür angepasst, eine erste Richtung zu detektieren, aus der die Mikrofonanordnung 200 ein Schallsignal empfangen hat. Der Komparator 241 ist angepasst zum Vergleichen des empfangenen Schallsignals mit mindestens einem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal und zum Detektieren, dass das empfangene Schallsignal dem Kontroll-Schallsignal entspricht. Der Steuerungssignalgenerator 242 ist dafür angepasst, mindestens ein elektrisches Steuerungssignal CTR entsprechend der Art und Richtung des empfangenen Kontroll-Schallsignals zu erzeugen. Wenn der Komparator 241 kein vordefiniertes Kontroli-Schallsigna! detektiert hat, kann das empfangene Schallsignal als ein Nutzsignal betrachtet und am Ausgang 220 ausgegeben werden. Wenn aber der Komparator 241 z.B. das erste vordefinierte Kontroll-Schallsignal detektiert hat, wird dieses dekodiert und umgesetzt, z.B. indem der Steuerungssignalgenerator 242 mittels des elektrischen Steuerungssignals CTR die dem Kontroll-Schallsignal entsprechende Information ausgibt. Alternativ kann der Steuerungssignalgenerator 242 die Information entsprechend dem Kontroll-Schallsignal als separates Kontrollsignal ausgeben, Das elektrische Steuerungssignal CTR, und ggf. auch das separate Kontrollsignal, wird an die Richtungskontrolleinheit 250 ausgegeben, um die Mikrofonanordnung 200 gemäß dem empfangenen (Nutz-) Schallsignal und ggf. gemäß dem empfangenen Kontroll-Schallsignal bezüglich der ersten Richtung zu konfigurieren.

In einer Ausführungsform enthält das Mikrofonarray 100 einen elektronischen Speicher 500 oder ist an einen solchen Speicher angeschlossen, in dem Daten gespeichert sind, die ein oder mehrere vordefinierte Kontroll-Schalisignale und deren Bedeutung bzw. Konfigurationsbefehle definieren. Die Konfigurationskontrolleinheit 240 kann das aufgenommene Schallsignal, oder bestimmte daraus abgeleitete Parameter, mit dem einen oder den mehreren in dem Speicher 500 gespeicherten vordefinierten Kontroll-Schallsignalen bzw. deren Parametern vergleichen und detektieren, dass das aufgenommene Schallsignal mit einem der vordefinierten Kontroll-Schalisignale übereinstimmt, z.B. dem ersten Kontroll-Schallsig- nal. Dies kann in dem Komparator 241 erfolgen. Daraufhin kann die Konfigurationskontrolleinheit 240 das elektrische Steuerungssignal CTR gemäß dem detektierten Kontroll- Schallsignal generieren. Mit Hilfe des elektrischen Steuerungssignals CTR kann die Richtungskontrolleinheit 250 konfiguriert werden.

Die Suche nach Schallsignalen im Richtungsdetektor 243 und das Empfangen von Schall- Signalen früher gefundener oder fest definierter Schallquellen als Nutzsignale, die dann ausgegeben werden, kann für die Strahlformung eine Fokussierung in unterschiedliche Richtungen erfordern. Dies kann abwechselnd im Zeitmultiplex oder gleichzeitig erfolgen. Im ersten Fall können kurze Sprechpausen für die Suche genutzt werden. Im zweiten Fall kann z.B. ein Teil der Mikrofonkapseln 210 für die Suche und ein anderer Teil für das Emp- fangen der Nutzsignale benutzt werden. Alternativ kann im zweiten Fall zumindest ein Teil der Mikrofonkapseln 210 zwei oder mehr verschiedene, einzeln konfigurierbare Verzögerungselemente haben, so dass diese Mikrofonkapseln für beide Prozesse gleichzeitig benutzt werden können. Bevorzugt werden weniger Mikrofonkapseln für die Suche benutzt als für das Empfangen der Nutzsignale. Es sind verschiedene Arten der Konfiguration der Richtungskontrolleinheit 250 durch die Konfigurationskontrolieinheit 240 möglich. In einer Ausführungsform kann die Richtungskontrolleinheit 250 so konfiguriert werden, dass sie für die Mikrofonanordnung 200 eine Richtwirkung erzeugt, bei der die erste Richtung unterdrückt wird. Das heißt, dass Schall- signale aus der Richtung, aus der das Kontroll-Schallsignal empfangen wurde, ignoriert werden. In Ausführungsformen, bei denen die Suche nach einer dominanten Schallquelle und die Detektion von Kontroll-Schallsignalen getrennte, gleichzeitig ablaufende Prozesse sind, wird dann zumindest die Suche nach einer dominanten Schallquelle in der ersten Richtung ausgelassen bzw. unterdrückt. Dies kann in einer Variante auch bedeuten, dass aus der ersten Richtung überhaupt kein Schall mehr aufgenommen wird, während in einer anderen Variante die Detektion von Kontroll-Schallsignalen weiterhin auch aus der ersten Richtung möglich ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Richtungskontrolleinheit 250 so konfiguriert werden, dass die Suche nach einer dominanten Schallquelle abgeschaltet wird. Dabei kann eine gegenwärtige Fokussierung beibehalten oder eine Standardkonfiguration eingestellt werden, z.B. eine omnidirektionale Empfindiichkeit oder eine be- stimmte Richtwirkung. In einer weiteren Ausführungsform kann eine vorher gemachte Konfiguration der Richtungskontrolleinheit 250 rückgangig gemacht werden, wie z.B. die Unterdrückung einer ersten Richtung oder die Unterdrückung einer von der ersten Richtung abweichenden zweiten Richtung. Wie oben beschrieben, stellen die erste und die zweite Richtung räumliche Bereiche dar und können als Markierungssektoren betrachtet werden. Eine weitere mögliche Anwendung für Markierungssektoren ist die Sprecher-Erkennung oder Identifikation von Sprechern bzw. Teilnehmern einer Telefonkonferenz. Z.B. können Marken oder Labels als Metadaten ins Audiosignal 220 eingefügt werden. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei werden die Ausgangssignale 315 einer Anordnung von Mikrofonkapseln 310 an einen Schallsignal-Richtungsdetektor 350, einen Kontrollsignal-Detektor 30 und eine Strahlformungseinheit 320 ausgegeben. Eine Digitalisierung mittels Analog-Digital-Wand- lern (ADC) kann direkt an den Mikrofonkapseln 310 oder in den anderen Blöcken 320,30,350 erfolgen. Die Strahlformungseinheit 320 enthält z.B. einstellbare Verzögerungselemente, um ein Mikrofonsignal mit einer bestimmten Richtwirkung erhalten zu können. Die Verzögerungselemente innerhalb der Strahlformungseinheit 320 werden gesteuert gemäß einem Richtungssignal 355, das die aktuelle Richtung eines dominanten Sprach- bzw. Schallsignals angibt, das von der Strahlformungseinheit 320 erfasst und aus- gegeben werden soll. Das Richtungssignal 355 wird erzeugt von dem Schallsignal-Richtungsdetektor 350, der verschiedene Richtungen gleichzeitig oder sequentiell nach einer dominanten Schallquelle absucht. Dazu werden die Ausgangssignale 315 von verschiedenen Mikrofonkapseln z.B. paarweise miteinander korreliert und die Ergebnisse analysiert (GCC, Generalized Cross Correlation). Dabei kann z.B. der sogenannte SRP-PHAT (Stee- red Response Power - PHAse Transform)-Algorithmus verwendet werden, wie in US2017/164101 A1 beschrieben. Hierzu kann es ausreichen, die Ausgangssignale nur eines Teils der Mikrofonkapseln zu verwenden, um Rechenaufwand zu reduzieren. In einer Ausführungsform werden für die Richtungsdetektion die Ausgangssignale von weniger als der Hälfte der vorhandenen Mikrofonkapseln verwendet. Durch Vorgabe fester Raster- punkte stehen auch die zugehörigen Signalverzögerungen fest, und so können die Signale für verschiedene Richtungen gleichzeitig abgefragt, akkumuliert und verglichen werden.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann jeder Rasterpunkt einzeln bei dieser Suche ausgelassen werden, indem der Schallsignal-Richtungsdetektor 350 ihn deaktiviert oder den entsprechenden Messwert ignoriert. In diesem Fall entspricht jeder deaktivierte Rasterpunkt einem Ausschlusssektor. Alternativ kann auch für jeden Rasterpunkt einzeln eine Markierung gesetzt werden, wodurch ein Markierungssektor definiert wird. Die Markierung kann eine besondere Verarbeitung von Schallsignalen des entsprechenden Markierungssektors bewirken, z.B. eine erhöhte oder reduzierte Verstärkung, Aktivierung einer Spracherkennung und/oder automatischen Übersetzung. Ein der Markierung entsprechendes Steuersignal kann zusammen mit dem Richtungssteuersignal 355 an die Strahlformungseinheit oder an eine nachfolgende weitere Einheit (nicht dargestellt) ausgegeben werden. Für einen Ausschlusssektor ist es nicht nötig, dass der Schallsignal-Richtungsdetektor 350 ein bestimmtes Steuersignal ausgibt. Zum Erzeugen bzw. Realisieren des Aus- schlusssektors oder Markierungssektors erhalt der Schallsignal-Richtungsdetektor 350 ein Richtungssignal XS, das die Empfangsrichtung des Kontroll-Schallsignals und damit die betroffene Richtung angibt. Wenn mehrere verschiedene Konfigurationsbefehle möglich sind, z.B. im Fall eines Markierungssektors mehrere verschiedene Markierungen, kann der Schallsignal-Richtungsdetektor 350 zusätzlich zum Richtungssignal XS ein Steuersignal erhalten, das die Art der Markierung angibt, z.B.„Verstärkung". Es kann aber auch ein Steuersignal CS direkt an die Strahlformungseinheit 320 oder an andere, externe Einheiten gegeben werden.

Ein solches Steuersignal CS wird, ebenso wie das Richtungssignal XS, bereitgestellt von dem Kontrollsignal-Detektor 30. Dieser bekommt ebenfalls die (ggf. digitalisierten) Aus- gangssignale 315 der Mikrofonkapseln, um zu detektieren, ob und aus welcher Richtung Kontroll-Schallsignale empfangen werden. Auch hier ist es möglich, die Ausgangssignale nur eines Teils der vorhandenen Mikrofonkapseln 310 zu nutzen, und/oder die Detektion von Kontrollsignalen nur an bestimmten Rasterpunkten durchzuführen. Es kann aber eine bessere Detektion des Kontroll-Schallsignais und/oder der Empfangsrichtung erreichbar sein, wenn die Ausgangssignale aller vorhandenen Mikrofonkapseln 310 genutzt werden. Der Kontrollsignal-Detektor 30 kann in einer Ausführungsform z.B. mehrere Einzeldetektoren 330 enthalten, die mittels Kreuzkorrelation des Empfangssignals jeweils einer Mikrofonkapsel mit einem vordefinierten Kontroll-Schallsignal den Empfang eines Kontroll- Schallsignals detektieren. Die Detektionssignale 335 der Einzeldetektoren 330 werden in einer Korrelationseinheit 340 miteinander korreliert, um die Empfangsrichtung XS des Kontroll-Schallsignais festzustellen. In einem Speicher 500 können ein oder mehrere Kontroll- Schallsignale oder deren Parameter gespeichert sein, um sie den Einzeldetektoren bereitzustellen. Der Kontrollsignal-Detektor 30 kann auch das Eingangsschallsignal 315 im Zeit- multiplex-Verfahren nacheinander auf mehrere verschiedene Kontroll-Schallsignale über- prüfen, und/oder es können mehrere Kontrollsignal-Detektoren 30 vorhanden sein, die separate Richtungssignale XS und Steuersignale CS ausgeben. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Detektion der Kontroll-Schallsignale im Kontrollsignal- Detektor 30 gleichzeitig mit der Audioausgabe am Ausgang 325 der Strahlformungseinheit 320, und unabhängig von deren Ausrichtung. Daher kann das Kon- trotl-Schallsignal, wenn es eine bestimmte Mindestlautstärke aufweist, aus jeder beliebigen Richtung des Suchbereiches abgespielt werden, um erkannt zu werden, und es muss nicht das Schallsignal mit der höchsten Energie im Suchbereich sein.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofonarrays gemäß einer dritten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform enthält der Suchbereich mehrere Detektionssektoren S1 , S2. S3, die aber nicht beweglich, sondern dauerhaft oder zumindest für einen gewissen Zeit- räum festgelegt sind, z.B. für die typische Dauer eines Telefonats. Beispielsweise kann jeder Detektionssektor S1 , S2, S3 auf einen Teilnehmer einer Telefonkonferenz zeigen. Die Detektionssektoren können auch einprogrammiert sein und bis zu deren Umprogram- mierung bzw. bis zu einer Re-Konfiguration bestehen. Diese Funktion ist nützlich, um nur Schallquellen zu erfassen, deren Richtungen zwar temporär fest, aber bei der Installation des Mikrofonarrays noch nicht bekannt sind. Es gibt ebenfalls ein oder mehrere Kontroll- signal-Detektoren 40, die in einer Ausführungsform die gleichen Kontrol Isig na I-Detektoren 30 wie oben sind. In diesem Fall können Kontroll-Schallsignale aus allen Richtungen empfangen werden. In einer anderen Ausführungsform ist jedoch jeder Kontrolisignai-Detektor 40 nur auf einen der Detektionssektoren S1 , S2, S3 ausgerichtet, so dass sich dessen Ausgangssignal S1x, S2x, S3x nur auf den jeweiligen Detektionssektor bezieht. Jeder Kontrollsignal-Detektor 40 enthält mehrere Einzeldetektoren 430, die jeweils ein Kontroll- Schallsignal erkennen, sowie eine Korrelationseinheit 440, die aus den Ausgangssignaien 435 der Einzeldetektoren die Empfangsrichtung des Kontroll-Schallsignals errechnet und/oder ein erkanntes Kontroll-Schallsignal einem der Detektionssektoren S1 , S2, S3 zu- ordnet. Die Strahlformungseinheit 420 enthält in einem Ausführungsbeispiel jeweils ein Submodul 421 , 422, 423 pro Detektionssektor S1 , S2, S3, das auf den jeweiligen Detektionssektor fokussiert und von dort Schallsignale aufnimmt. Die Ausgangssignale der Sub- module 421 , 422, 423 werden in einem Kombinierer 424 miteinander kombiniert, überlagert oder addiert, um ein Audio-Ausgangssignal 425 des Mikrofonarrays zu erhalten. Jedes der Submodule 421 , 422, 423 kann durch das entsprechende Ausgangssignal S1 x, S2x, S3x für den jeweiligen Detektionssektor konfiguriert, modifiziert und/oder ein- oder ausgeschaltet werden. Wenn die Lage der Detektionssektoren programmierbar ist, z.B. durch Kontroll- Schallsignale wie oben beschrieben, dann werden sowohl die Korrelationseinheiten 440 als auch die Submodule 421 , 422, 423 der Strahlformungseinheit entsprechend program- miert. Grundsätzlich ist die Steuerung durch Kontroll-Schallsignale jedoch unabhängig davon, ob die Lage der Detektionssektoren S1 , S2, S3 fest oder veränderlich ist. Fig. 5 zeigt, in einer Ausführungsform, ein Blockdiagramm der Strahlformungseinheit 420 für ein Mikrofonarray der dritten Ausführungsform. Die Strahlformungseinheit 420 kann als Multifokus-Strahlformungseinheit angesehen werden und enthält ein oder mehrere Sub- module 421 , 422, 423, die jeweils mehrere oder alle Mikrofonsignale 315 als Eingangssig- nale erhalten. Jedes Submodul 421 , 422, 423 ist in diesem Beispiel über einen Konfigurationsbus CFB mit einem Controller 4201 , z.B. einem Prozessor, verbunden, durch den sich die jeweilige Konfiguration jedes Submoduls auslesen oder ändern lässt. Jedes Submodul ist im Prinzip gleich aufgebaut und enthält eine Einzelfokus-Strahlformungseinheit 421 b und eine Konfigurationskontrolleinheit 421 d. Die Einzelfokus-Strahlformungseinheit 421 b formt eine Richtcharakteristik aus den Mikrofonsignalen 315, womit der erste Detektions- sektor S1 abgedeckt wird und Schallsignale von dort aufgenommen und am Ausgang des Submoduls ausgegeben werden können. Die Lage jedes Detektionssektors S1 , S2, S3, d.h. die Richtcharakteristiken der Einzelfokus-Strahlformungseinheiten und auch der Korrelationseinheit 440, und andere Parameter können mittels des Controllers 4201 program- mierbar sein. Dieser kann innerhalb oder außerhalb der Multifokus-Strahlformungseinheit 420 angeordnet sein.

Die Konfigurationskontrolleinheit 421 d bekommt das Ausgangssignal S1 x, S2x, S3x des jeweiligen Kontrollsignal-Detektors 40. Das Steuersignal enthält Informationen gemäß einem in dem jeweiligen Detektionssektor empfangenen Kontroll-Schallsignal. Dies kann z.B. ein Verstärkungs- oder Dämpfungsfaktor, der für in diesem Sektor empfangene (Nutz- )Schallsignale anzuwenden ist, oder ein Abschaltsignal, durch das der jeweilige Detektionssektor zu einem Ausschlusssektor wird. Die Konfigurationskontrolleinheit 421d speichert diese Konfiguration und erzeugt ein Steuerungssignal DC1 für die Einzelfokus-Strahlformungseinheit 421 b, damit diese den Strahl entsprechend formt. Die Konfigurationskon- trolleinheit 421 d kann über den Bus CFB vom Controller 4201 konfiguriert oder ausgelesen werden. Dies ist jedoch normalerweise nur ein Sicherheits- oder Backup-Zugang, da die erfindungsgemäße Art der Konfiguration des Mikrofonarrays im Betrieb einfacher und schneller durchzuführen ist als eine Konfiguration über den Controller 4201.

Fig. 6 zeigt in einer Ausführungsform der Erfindung ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Konfiguration eines Mikrofonarrays. Das Verfahren 600 wird automatisch von dem Mikrofonarray 600 ausgeführt und umfasst das (gleichzeitige) Absuchen 610 einer Mehrzahl von Richtungen nach Schallsignalen mittels einer Anordnung mehrerer Mikrofonkapseln, Detektieren 620 eines Schallsignals aus einer ersten Richtung und Detektieren 625 der ersten Richtung, Feststellen 630, dass das detektierte Schallsignal einem ersten vordefi- nierten Kontroil-Schallsignai entspricht, Erzeugen 640 eines ersten elektrischen Steuersignals gemäß dem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal, und Konfigurieren 650 des Mikrofonarrays gemäß dem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal. Das Absuchen 610 des Suchbereichs nach Schallsignalen bzw. Schallquellen kann in mehreren Richtungen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. In einer Ausführungsform kann das Feststellen 630, dass das detektierte Schallsignal einem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht, auch die Detektion einer Signatur umfassen. Auch in diesem Fall wird das erste elektrische Kontrollsignal von dem tragbaren elektronischen Gerät 110 gemäß dem ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal erzeugt.

In einer Ausführungsform umfasst das Konfigurieren 650 das Ausschließen der ersten Richtung aus dem Suchbereich. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Konfigurieren 650 das Begrenzen des Suchbereichs auf die erste Richtung, so dass andere als die erste Richtung nicht nach Schallsignalen abgesucht werden. In einer Ausführungsform umfasst das Konfigurieren 650 das Löschen oder Rückgängigmachen einer gegenwärtigen Konfiguration bzw. das Einstellen einer Standard-Konfiguration. In einer weiteren Ausführungsform kann zusätzlich auch ein Computer mit einer Benutzerschnittstelle (z.B. einem Bildschirm und Eingabetasten) und Steuerungsprogrammen benutzt werden, um eine früher gemachte Konfiguration zu löschen oder zu überarbeiten.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 weiterhin das Feststellen 660, dass das detektierte Schallsigna! einem zweiten vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht, das sich vom ersten vordefinierten Kontroll-Schallsignal unterscheidet, außerdem das Erzeugen 670 eines zweiten elektrischen Kontrollsignals gemäß dem zweiten Kontroll-Schallsignal, und das Konfigurieren 680 des Mikrofonarrays gemäß dem zweiten elektrischen Kontrollsignal. Das Konfigurieren 680 des Mikrofonarrays gemäß dem zweiten elektrischen Kontrollsignal kann das Speichern einer gegenwärtigen Konfiguration oder das Modifizieren einer Verarbeitung für Schallsignale umfassen, die aus der ersten Richtung empfangen werden, z.B. das Modifizieren eines Verstärkungswertes für Schallsignale aus der ersten Richtung. In einer Ausführungsform umfasst das Feststellen 660, dass das detektierte Schallsignal einem zweiten vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht, das Detektieren einer Signatur in einem Schallsignal. In einer Ausführungsform umfasst das Feststellen 630,660, dass das empfangene Schallsignal einem vordefinierten Kontroll-Schallsignal entspricht, das Vergleichen von Parametern des empfangenen Schallsignals mit gespeicherten Parametern, die dem vordefinierten Kontroll-Schallsignal entsprechen. In einer Ausführungsform ist das tragbare elektronische Gerät ein tragbarer Computer oder ein Smartphone. Das Kontroll-Schallsignal oder die Kontroll-Schallsignale können automatisch nach einem Algorithmus oder Programm erzeugt werden, z.B. in einer App. In einer Ausführungsform kann ein Nutzer ein Schall erzeugendes Gerat nutzen, so wie ein Smart- phone oder einen Tablet-Computer, um strukturierte hörbare Signale auszusenden. Diese kann ein Mikrofonarray empfangen und übersetzen, um Bereiche seines Such- bzw. Erfassungsbereichs zu markieren. Zum Beispiel kann ein strukturiertes hörbares Signal eine Signatur mit der Bedeutung„Markiere diesen Bereich" enthalten. Ein anderes strukturiertes hörbares Signal kann eine Signatur mit der Bedeutung„Lösche die Markierung dieses Be- reichs" oder„Speichere die momentane Konfiguration" enthalten. In einer Ausführungsform kann das Kontroll-Schallsignal auch variable, nicht vorher festgelegte Informationen enthalten, wie z. B. einen Namen, unter dem eine Konfiguration gespeichert werden soll.

Fig. 7 zeigt Frequenzverläufe zweier exemplarischer Tonsequenzen, die als strukturierte hörbare Signale in einem Kontroll-Schallsignal oder einer Signatur enthalten sein können. Jede Tonsequenz beginnt in diesem Beispiel mit einer Kennung, die das Schallsignal leichter als Kontroll-Schallsignal detektierbar macht. In den gezeigten Beispielen besteht die Kennung aus einem Ton einer festen Frequenz für eine zeitliche Dauer von ti-to , der der Synchronisation für die folgende Tonsequenz dient. Dann folgt eine Sequenz von vier Tönen mit unterschiedlichen Frequenzen, die jeweils eine vorgegebene (in diesem Fall etwa gleiche) Länge haben und die eigentliche Information beinhalten. In einem Fall hat die Tonsequenz die Frequenzen f3-fs-f4-f3, im zweiten Fall die Frequenzen f2-f3-fi-f<. Die Sequenzen können vom Mikrofonarray erkannt und Steuerbefehlen oder Steuersignalen zugeordnet werden. Die Tonsequenz kann sehr kurz sein, z.B. 30 ms oder 100 ms, und muss nur lang genug sein, dass das Mikrofonarray es identifizieren und orten kann. Die Frequen- zen liegen in einem von dem Mikrofonarray erfassbaren Bereich, typischerweise zwischen 16 Hz und 20 kHz oder etwas höher. Dabei haben höhere Frequenzen über 12-15 kHz die Vorteile, dass sie besser zu orten sind und für viele Menschen kaum oder nicht mehr hörbar sind und daher weniger stören. Die Sequenz kann auch als Audio-Wasserzeichen in einem anderen Audiosignal versteckt sein, das als Träger dient. Es ist zu beachten, dass die dar- gestellten Tonsequenzen stark vereinfacht sein können, um das Prinzip zu erläutern. Die Kontroll-Schallsignale können auch längere Sequenzen mit mehr Informationen enthalten, die z.B. auch verschlüsselt sein können.

Die Erfindung erleichtert und verbessert die Bedienung und Konfiguration von Mtkro- fonarrays im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, wie z.B. grafische Eingabe unter Be- nutzung eines Lageplans. Erfindungsgemäß ist kein Lageplan nötig. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Lösung anders als z.B. GPS-basierte Lösungen auch in geschlossenen Räumen benutzt werden, und die Fehlerwahrscheinlichkeit wird reduziert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass ein Rückkanal vom Mikrofonarray zu dem zur Konfiguration benutzten elektronischen tragbaren Gerät 110 nicht unbedingt nötig ist. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein nicht-transientes, computeriesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Instruktionen, bei deren Ausführung ein Computer ein Verfahren zur Konfiguration eines Mikrofonarrays wie oben beschrieben durchführt.

Die Erfindung ist vorteilhaft anwendbar für konfigurierbare Mikrofonarrays, insbesondere für solche, die automatische Strahlfokussierung benutzen.

Es versteht sich und ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können. Auch wenn eine solche Kombination nicht ausdrücklich genannt ist, wird sie als eine Ausführungsform der Erfindung angesehen. Baueinheiten wie z.B. die Richtungskontrolieinheit bzw. Riehtungssteuerungseinheit oder die Strahlformungseinheit können als Hardware-Module, Software-Module oder gemischte Module realisiert werden.