DE102008050425A1 - Device for active reduction of external noise - Google Patents

Device for active reduction of external noise Download PDF

Info

Publication number
DE102008050425A1
DE102008050425A1 DE102008050425A DE102008050425A DE102008050425A1 DE 102008050425 A1 DE102008050425 A1 DE 102008050425A1 DE 102008050425 A DE102008050425 A DE 102008050425A DE 102008050425 A DE102008050425 A DE 102008050425A DE 102008050425 A1 DE102008050425 A1 DE 102008050425A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
sound
useful
transducer
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008050425A
Other languages
German (de)
Inventor
Björn WOLTER
Elmar Schulze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Original Assignee
Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sennheiser Electronic GmbH and Co KG filed Critical Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority to DE102008050425A priority Critical patent/DE102008050425A1/en
Priority to PCT/EP2009/062880 priority patent/WO2010040705A1/en
Publication of DE102008050425A1 publication Critical patent/DE102008050425A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17825Error signals
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17861Methods, e.g. algorithms; Devices using additional means for damping sound, e.g. using sound absorbing panels
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17875General system configurations using an error signal without a reference signal, e.g. pure feedback
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17885General system configurations additionally using a desired external signal, e.g. pass-through audio such as music or speech
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/108Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G10K2210/1081Earphones, e.g. for telephones, ear protectors or headsets
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/108Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G10K2210/1082Microphones, e.g. systems using "virtual" microphones

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Reduzierung von Fremdschall vorgesehen. Die Vorrichtung weist mindestens einen Schallwandler (3) zum Empfangen eines Nutzsignals (u), zum Abgeben eines Nutzschalls (7), der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall (6) zur Reduzierung des Fremdschalls (6) führt, und zum gleichzeitigen Ausgeben eines ersten Signals, das die Wirkung des an dem Schallwandler (3) eintreffenden Fremdschalls (6) in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallwandler (3) angelegten Nutzsignals (u) abbildet. Das erste Signal wird zur Erzeugung des Nutzsignals (u) verarbeitet. Die Vorrichtung weist ferner einen ersten Filter (FuiM) zum Empfangen des Nutzsignals (u), zum Nachbilden des Verhaltens des Schallwandlers (3) bei Betrieb ohne Fremschall und zum Ausgeben eines zweiten Signals (iuM) auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Subtraktionseinheit zum Subtrahieren des zweiten Signals (iuM) von dem ersten Signal auf, so dass das Differenzsignal (idM) den Fremdschall (6) abbildet, der am Schallwandler (3) eintrifft. Die Vorrichtung weist ferner ein zweites Filter (Fcomp) zum Empfangen des Differenzsignals (idM) und zum Erzeugen des Nutzsignals (u) auf, das dem Schallwandler (3) zur Erzeugung von Gegenschall zugeführt wird.A device is provided for reducing external noise. The device has at least one sound transducer (3) for receiving a useful signal (u), for outputting a useful sound (7), which leads to the reduction with external noise (6) to reduce the external sound (6) in the superimposition, and for simultaneously outputting a first Signal which images the effect of the external sound (6) arriving at the sound transducer (3) in superposition with the effect of the useful signal (u) applied to the sound transducer (3). The first signal is processed to generate the useful signal (u). The device further comprises a first filter (FuiM) for receiving the useful signal (u), for simulating the behavior of the sound transducer (3) when operating without sound and for outputting a second signal (iuM). The device further comprises a subtraction unit for subtracting the second signal (iuM) from the first signal, so that the difference signal (idM) images the external sound (6) arriving at the sound transducer (3). The device further comprises a second filter (Fcomp) for receiving the difference signal (idM) and for generating the useful signal (u) which is supplied to the sound transducer (3) for generating counter-sound.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Fremdschall durch einen Gegenschall, wobei ein enthaltener Schallwandler gleichzeitig sowohl zur Erfassung des Fremdschalls als auch zur Abgabe des Gegenschalls verwendet wird. Eine bevorzugte Anwendung ist ein Kopfhörer, der entsprechende Komponenten zur aktiven Reduktion von Umgebungsstörschall enthält.The The present invention relates to a device for reducing of extraneous sound through a counter sound, with a contained sound transducer at the same time both for the detection of external noise and for Release of the counter sound is used. A preferred application is a headphone, the corresponding components to the active Contains reduction of ambient noise.

Um in einer lärmerfüllten Umgebung den Störschall, welcher die Ohren einer Person erreicht, zu verringern, besteht neben der Verwendung von passiven Lärmschutzvorrichtungen die Möglichkeit, den Störschall aktiv zu kompensieren. Hierzu wird mit einem aktiven Schallgeber ein Gegenschall zu dem Störschall erzeugt. Am Ohr der Person findet eine Überlagerung von dem Stör- und dem Gegenschall statt. Der Schallgeber ist dabei so anzusteuern, dass der am Ohr entstehende Gegenschall möglichst genau dem am Ohr ankommenden Anteil des Störschalls entspricht, jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen besitzt. Eine typische Anwendung für die Umsetzung dieses Ansatzes findet sich in Kopfhörern.Around in a noisy environment the background noise, which reaches the ears of a person to reduce exists in addition to the use of passive noise protection devices the possibility to actively compensate the background noise. For this purpose, with an active sounder a counter sound to the background noise generated. At the ear of the person finds an overlay of the noise and the counter sound instead. The sounder is To control it so that the counter sound produced at the ear as possible exactly corresponds to the incoming at the ear portion of the noise, but has the opposite sign. A typical application for the implementation of this approach can be found in headphones.

1 zeigt die schematische Darstellung eines Kopfhörers mit einer Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß dem Stand der Technik. Hier ist nur die Hörer kappe 1 für eines der beiden Ohren einer Person skizziert. Der Kopfhörer weist mindestens eine Kappe 1, einen Schallgeber 3, ein Mikrofon 4, eine Reglereinheit 9 und einen Verstärker 11 auf. Die Kappe 1 dient zur Aufnahme des Schallgebers 3 und des Mikrofons 4. Die Kappe 1 wird so getragen, dass der Schallgeber 3 vor dem Ohr 2 eines Nutzers positioniert wird. Das Mikrofon 4 wird normalerweise zwischen dem Schallgeber 3 und dem Ohr 2 positioniert. Die Kappe 1 kann ohrumschließend oder ohraufliegend ausgeführt sein. Die Kappe 1 kann außerdem dazu dienen, eine passive Dämpfung gegen den äußeren Störschall 5 vorzusehen, sodass nur ein verminderter Störschall 6 im Innern der Kappe 1 ankommt. Wird der Schallgeber 3 mit einer elektrischen Spannung 12 angesteuert, so erzeugt er im Innern der Kappe einen Nutzschall 7. 1 shows the schematic representation of a headphone with a device for the active reduction of background noise according to the prior art. Here is just the listener cap 1 sketched for one of the two ears of a person. The headphone has at least one cap 1 , a sounder 3 , a microphone 4 , a regulator unit 9 and an amplifier 11 on. The cap 1 serves to record the sounder 3 and the microphone 4 , The cap 1 is worn so that the sounder 3 in front of the ear 2 a user is positioned. The microphone 4 is usually between the sounder 3 and the ear 2 positioned. The cap 1 May be circumaural or supraauricular. The cap 1 can also serve passive damping against external noise 5 provide so that only a reduced noise 6 inside the cap 1 arrives. Will the sounder 3 with an electrical voltage 12 activated, it generates a useful sound inside the cap 7 ,

Am Eingang des Ohrs 2 findet eine Überlagerung des passiv gedämpften Störschalls 6 mit dem vom Schallgeber 3 erzeugten Nutzschall 7 statt. Das Mikrofon 4 dient zur Erfassung dieser Überlagerung und erzeugt daraus das Messsignal 8. Das Messsignal 8 wird der Reglereinheit 9 zugeführt. Die Reglereinheit 9 erzeugt anhand des Messsignals 8 ein Stellsignal 10. Dieses Stellsignal 10 wird einem Verstärker 11 zugeführt, der daraus die elektrische Spannung 12 für den Schallgeber 3 erzeugt. Der Schallgeber 3 erzeugt draus den Nutzschall 7. Die Reglereinheit 9 wird dabei so ausgelegt, dass der entstehende Nutzschall 7 am Eingang des Ohrs 2 sich zur Kompensation des am Ohr ankommenden Anteils des Störschalls 6 eignet.At the entrance of the ear 2 finds an overlay of the passively damped noise 6 with the sounder 3 generated useful sound 7 instead of. The microphone 4 serves to detect this overlay and generates the measurement signal from it 8th , The measuring signal 8th becomes the controller unit 9 fed. The controller unit 9 generated based on the measurement signal 8th a control signal 10 , This control signal 10 becomes an amplifier 11 supplied, from which the electrical voltage 12 for the sounder 3 generated. The sounder 3 creates the useful sound from it 7 , The controller unit 9 is designed so that the resulting useful sound 7 at the entrance of the ear 2 to compensate for the incoming at the ear portion of the noise 6 suitable.

Die Prinzipien einer aktiven Lärmkompensation sind durch S. M. Kuo and D. R. Morgan in Active Noise Control Systems Algorithms and DSP Implementations. Wiley-Interscience Publication, New York, 1996 beschrieben.The principles of active noise cancellation are through SM Kuo and DR Morgan Active Noise Control Systems Algorithms and DSP Implementations. Wiley-Interscience Publication, New York, 1996 described.

Ein entscheidendes Merkmal der vorbekannten Lösungen besteht darin, dass ein oder mehrere Mikrofone 4 verwendet werden, um den Störschall 5 oder einen Anteil des Störschalls 6 oder die Überlagerung von Störschall mit einem Nutzschall zu messen und zusätzlich ein Schallgeber 3 zur Erzeugung des Nutzschalls 7 erforderlich ist.A crucial feature of the previously known solutions is that one or more microphones 4 used to reduce the noise 5 or a portion of the noise 6 or to measure the superposition of background noise with a useful sound and additionally a sound generator 3 for generating the useful sound 7 is required.

US 5,862,234 zeigt eine doppelte Verwendung eines Schallwandlers als Geber und Empfänger für eine Verwendung zur aktiven Lärmkompensation (5 in US 5,862,234 ). Eine konkrete Anleitung zur Auswertung des so empfangenen Signals für die Schallkompensation fehlt jedoch. Es ist auch kein Produkt bekannt, welches die in der zugehörigen Patentfamilie in 1992 beschriebene doppelte Verwendung des Schallwandlers für eine aktive Lärmkompensation umsetzt. US 5,862,234 shows a double use of a transducer as a transmitter and receiver for use for active noise compensation ( 5 in US 5,862,234 ). However, a concrete guide to the evaluation of the signal thus received for the sound compensation is missing. Also, no product is known which implements the dual use of the sound transducer for active noise cancellation described in the related patent family in 1992.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den akustisch/mechanischen Aufbau einer Vorrichtung zur aktiven Lärmkompensation gegenüber dem Stand der Technik zu vereinfachen und die Wirkung der aktiven Lärmkompensation zu verbessern.A Object of the present invention is the acoustic / mechanical Construction of a device for active noise compensation opposite to simplify the prior art and the effect of the active Improve noise compensation.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und gemäß Anspruch 5 gelöst.These Task is achieved by a device according to claim 1 and solved according to claim 5.

Somit wird eine Vorrichtung zur Reduzierung von Fremdschall vorgesehen. Die Vorrichtung weist mindestens einen Schallwandler zum Empfangen eines Nutzsignals zum Abgeben eines Nutzschalls, der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall zur Reduzierung des Fremdschalls führt, und zum gleichzeitigen Ausgeben eines ersten Signals, das die Wirkung des an dem Schallwandler eintreffenden Fremdschalls in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallwandler angelegten Nutzsignals abbildet. Das erste Signal wird zur Erzeugung des Nutzsignals verarbeitet. Die Vorrichtung weist ferner einen ersten Filter zum Empfangen des Nutzsignals, zum Nachbilden des Verhaltens des Schallwandlers bei Betrieb ohne Fremdschall und zum Ausgeben eines zweiten Signals auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Subtraktionseinheit zum Subtrahieren des zweiten Signals von dem ersten Signal auf, so dass das Differenzsignal den Fremdschall abbildet, der am Schallwandler eintrifft. Die Vorrichtung weist ferner ein zweites Filter zum Empfangen des Differenzsignals und zum Erzeugen des Nutzsignals auf, das dem Schallwandler zur Erzeugung von Gegenschall zugeführt wird.Thus, a device for reducing external noise is provided. The device has at least one sound transducer for receiving a useful signal for outputting useful sound, which leads to the reduction of the extraneous sound when superimposed with existing external sound, and for simultaneously outputting a first signal which superimposes the effect of the extraneous sound arriving at the sound transducer with the effect of the applied to the sound transducer useful signal maps. The first signal is processed to generate the wanted signal. The device further comprises a first filter for receiving the useful signal, for simulating the behavior of the sound transducer when operating without external sound and for outputting a second signal. The device further comprises a subtraction unit for subtracting the second signal from the first signal so that the difference signal depicts the extraneous sound arriving at the sound transducer. The device further comprises a second filter for receiving the difference nals and for generating the useful signal, which is supplied to the sound transducer for generating counter-sound.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Nutzsignal, das dem Schallwandler zugeführt wird, so ausgelegt, dass die Reduzierung des Fremdschalls ihre größte Wirkung im Ohrkanal des Nutzers entfaltet.According to one Aspect of the present invention is the useful signal supplied to the sound transducer is designed so that the reduction of external noise their largest Effect unfolds in the ear canal of the user.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung einen Kopfhörer, einen In-Ear Hörer oder einen Gehörschutz darstellen.According to one Aspect of the present invention, the device may include a headphone, an in-ear earpiece or hearing protector.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung mit einem Schallwandler zum Empfangen eines Nutzsignals, zum Ausgeben eines Nutzschalls, der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall zur Reduzierung des Fremdschalls führt. Die Vorrichtung weist ferner eine Kontrolleinheit zum Bilden des Nutzsignals, zum Empfangen des Signals einer oder mehrerer Mikrofone, zum Auswerten des Signals einer oder mehrerer Mikrofone, welche den zu reduzierenden Störschall oder einen Anteil davon oder eine Überlagerung von Stör- und Nutzschall empfangen und/oder zum Auswerten eines oder mehrerer Signale, die von einer Störschallquelle direkt zur Verfügung gestellt wird. Die Kontrolleinheit wertet ein erstes Signal zur Erzeugung von Gegenschall aus, das an dem Schallwandler erfasst wird und das die Wirkung des an dem Schallwandler eintreffenden Fremdschalls in Überlagerung mit der Wirkung des an dem Schallwandler angelegten Nutzschalls abbildet.The The invention also relates to a device with a sound transducer for receiving a useful signal, for outputting useful sound, in the overlay with existing external sound to Reduction of external noise leads. The device has a control unit for forming the desired signal, for receiving the signal of one or more microphones, to evaluate the signal one or more microphones, which reduce the noise to be reduced or a proportion thereof or an interference superposition and useful sound received and / or to evaluate one or more signals, The directly provided by a source of noise becomes. The control unit evaluates a first signal for generation from counter sound, which is detected at the transducer and the the effect of impinging on the transducer extraneous sound in overlay with the effect of the sound transducer applied Nutzschalls maps.

Die Erfindung betrifft den Gedanken, den Schallgeber, der zur Erzeugung des Nutzschalls dient, gleichzeitig zur Erfassung des Störschalls zu verwenden und das so erfasste Signal für eine aktive Lärmkompensation zu verwenden. Hierbei erfolgt eine Auslöschung von Stör- und Gegenschall insbesondere im Ohrkanal eines Trägers des Kopfhörers. Grundsätzlich ist bekannt, dass ein akustischer Wandler sowohl als Aktor (Schallgeber) als auch als Sensor (Mikrofon) einsetzbar ist. Als Schallgeber werden in Kopfhörern meist sogenannte ”dynamische Wandler” verwendet. Der Schall wird hier von einer Membran abgegeben, auf welche eine Spule aufgebracht ist. Die Spule befindet sich in einem Magnetfeld. Wird nun an diese Spule eine elektrische Spannung angelegt, so fließt ein Strom in der Spule. Durch das Magnetfeld entsteht eine Kraft auf die stromdurchflossene Spule, welche die Spule und somit auch die Membran in Bewegung versetzt, was zur Schallabgabe führt. In diesem Fall arbeitet der Wandler als Schallgeber. Wird hingegen die Membran von einem eintreffenden Schall in Bewegung versetzt, so führt dies dazu, dass in der Spule, die dabei in dem Magnetfeld bewegt wird, eine Spannung induziert wird. In diesem Fall arbeitet der Wandler als Mikrofon. Auch akustische Wandler, die nach anderen Prinzipien arbeiten, wie z. B. ”elektrostatische” Wandler oder Piezo-Elemente, sind sowohl als Sensor als auch als Aktor einsetzbar.The Invention relates to the idea of the sounder used to produce the useful sound serves, at the same time to detect the noise and the thus detected signal for active noise compensation to use. In this case, an extinction of disturbance and counter sound especially in the ear canal of a wearer of the headphones. Basically, it is known that an acoustic transducer both as an actuator (sounder) and can be used as a sensor (microphone). As sounders are in Headphones mostly used so-called "dynamic transducers". The sound is emitted here by a membrane on which a Coil is applied. The coil is in a magnetic field. If an electrical voltage is applied to this coil, then flows a current in the coil. The magnetic field creates a force on the current-carrying coil, which the coil and thus also the membrane is set in motion, which leads to the sound emission. In this case, the transducer works as a sounder. Will, however the membrane is set in motion by an incoming sound, So this causes that in the coil that is in the magnetic field is moved, a voltage is induced. In this case works the transducer as a microphone. Also acoustic converters that follow other principles work, such as B. "electrostatic" transducer or piezo elements, can be used both as a sensor and as an actuator.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.advantages and embodiments of the invention will be described below explained in more detail with reference to the drawings.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers mit einer Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß dem Stand der Technik, 1 shows a schematic representation of a headphone with a device for the active reduction of background noise according to the prior art,

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers mit einer Störschallerfassung anhand eines Schallgebers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 shows a schematic representation of a headphone with an interference sound detection based on a sound generator according to a first embodiment,

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Störschallquelle und eines Kopfhörers mit den zu betrachtenden Übertragungsfunktionen, 3 shows a schematic representation of an interference sound source and a headphone with the transfer functions to be considered,

4 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung einer Näherung des Störschallsignals aus den messtechnisch zugänglichen Signalen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 shows a block diagram for determining an approximation of the Störschallsignals from the metrologically accessible signals according to a second embodiment,

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers und ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und 5 shows a schematic representation of a headphone and a block diagram of an apparatus for the active reduction of noise according to a third embodiment, and

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers und einer Kontrolleinheit zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. 6 shows a schematic representation of a headphone and a control unit for the active reduction of background noise according to a fourth embodiment.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers mit einer Störschallerfassung anhand eines Schallgebers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Kopfhörer weist eine Kappe 1 und einen Schallgeber 3 auf. Die Kappe 1 dient der passiven akustischen Dämpfung von äußerem Störschall 5, so dass nur ein verminderter Störschall 6 im Inneren der Kappe 1 ankommt. Der Schallgeber 3 wird mit einer elektrischen Spannung 12a versorgt und gibt ein Nutzsignal 7 ab. An dem Schallgeber 3 ist ein Widerstand 15 angeschlossen. An dem Widerstand 15 kann eine Spannung ui 14 erfasst werden. Der Schallgeber 3 ist hier als ”dynamischer Wandler” vorgesehen. Um den Schallgeber 3 neben der Nutzschallerzeugung erfindungsgemäß zusätzlich zur Erfassung des Störschalls zu verwenden, ist hier die Messung des Stroms 13a erforderlich, der im Schallgeber 3 fließt und der hier auch mit ia gekennzeichnet ist. Die elektrische Spannung 12a, die hier auch als ua bezeichnet wird, wird entsprechend der Darstellung in 1 von einem (hier nicht gezeigten) Verstärker 11 zur Verfügung gestellt. Sie wird hier jedoch nicht direkt an den Schallgeber 3 angelegt, sondern an eine Reihenschaltung aus dem Schallgeber 3 mit dem Widerstand 15. Der Verstärker 11 wird so ausgelegt, dass die Rückwirkung der angeschlossenen Reihenschaltung aus Schallgeber 3 und Widerstand 15 auf den Wert der Spannung 12a vernachlässigbar klein ist. Liegt nun die Spannung 12a an der Reihenschaltung aus Schallgeber 3 und Widerstand 15 an, so wird ein Strom 13a fließen. Der Strom 13a ist zum Teil ein Effekt der Spannung 12a, die an der Reihenschaltung aus Schallgeber 3 und Widerstand 15 anliegt. Hinzu kommt ein weiterer Anteil, der aus Bewegungen der Membran resultiert, welche durch einen am Schallgeber 3 eintreffenden Störschall 6 erzeugt werden. Aus dem Strom 13a kann durch weitere Verarbeitung der Störschall 6 ermittelt werden. Zur erfindungsgemäßen Auswertung ist in diesem Ausführungsbeispiel also die Messung des Stroms 13a erforderlich. 2 shows a schematic representation of a headphone with a noise detection using a sounder according to a first embodiment. The headphone has a cap 1 and a sounder 3 on. The cap 1 is used for passive acoustic damping of external noise 5 , so that only a reduced noise 6 inside the cap 1 arrives. The sounder 3 comes with an electrical voltage 12a supplies and gives a useful signal 7 from. At the sounder 3 is a resistance 15 connected. At the resistance 15 can be a voltage u i 14 be recorded. The sounder 3 is intended here as a "dynamic converter". To the sounder 3 In addition to the useful sound generation according to the invention to use in addition to the detection of noise, here is the measurement of the current 13a necessary in the sound generator 3 flows and which is here also marked with i a . The electrical voltage 12a , which is also referred to here as u a , is according to the representation in 1 from an amplifier (not shown here) 11 made available. However, it does not go directly to the sounder here 3 but to a series circuit of the sounder 3 with the resistance 15 , The amplifier 11 is designed so that the reaction of the connected series circuit of sounder 3 and resistance 15 on the value of tension 12a negligible is small. Is now the voltage 12a on the series circuit of sound generator 3 and resistance 15 on, so becomes a stream 13a flow. The current 13a is partly an effect of tension 12a connected to the series circuit of sound generator 3 and resistance 15 is applied. In addition, there is a further proportion resulting from movements of the membrane, which by one on the sounder 3 incoming noise 6 be generated. From the stream 13a can by further processing of background noise 6 be determined. For evaluation according to the invention in this embodiment, therefore, the measurement of the current 13a required.

In 2 ist beispielhaft eine Möglichkeit zur Messung des Stroms 13a dargestellt. Zur Messung des Stroms dient hier der Widerstand 15, der in Reihe mit dem Schallgeber 3 geschaltet ist. Die Spannung 12a liegt hier an der Reihenschaltung aus dem Schallgeber 3 und dem Widerstand 15 an. Am Widerstand 15 entsteht dann eine Spannung 14, die hier auch als ui bezeichnet wird und die proportional zu dem Strom 13a ist. Mit der Erfassung der Spannung 14 steht also eine Messung des Stroms 13a, der im Schallgeber 3 fließt, zur Verfügung.In 2 is an example of a way to measure the current 13a shown. The resistance is used to measure the current 15 standing in line with the sounder 3 is switched. The voltage 12a is here at the series connection from the sounder 3 and the resistance 15 at. At the resistance 15 then creates a tension 14 , which is also referred to here as u i and proportional to the current 13a is. With the detection of tension 14 So is a measurement of the current 13a who is in the sounder 3 flows, available.

Die weitere Aufgabe besteht nun darin, den gemessenen Strom 13a so zu verarbeiten, dass ein Stellsignal 10 erzeugt wird, welches über einen Verstärker 11 und den Schallgeber 3 zu einem Nutzschall 7 führt, der als Gegenschall zu dem Störschall 6 geeignet ist.The further task now is to measure the measured current 13a to process so that a control signal 10 is generated, which via an amplifier 11 and the sounder 3 to a useful sound 7 leads, as a counter sound to the background noise 6 suitable is.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Störschallquelle 16 und eines Kopfhörers mit den zu betrachtenden Übertragungsfunktionen, wobei der Kopfhörer in diesem Falle nicht von einer Person getragen wird, sondern auf einem Kunstkopf angebracht ist. Der Kunstkopf enthält ein künstliches Ohr 17, welches dazu dient, die akustischen Gegebenheiten eines realen Ohrs nachzubilden, sowie ein Mikrofon 18. Der Störschallquelle 16 wird ein Störanregungssignal d zugeführt, sodass sie einen Störschall abgibt. Dem im Kopfhörer enthaltenen Schallwandler 3 wird ein elektrisches Spannungssignal u zugeführt, sodass er einen Nutzschall abgibt. Das Mikrofon 18 erfasst den am Mikrofon 18 eintreffenden Gesamtschall und erzeugt daraus das messbare Mikrofonsignal e. Als weitere Messgröße wird am Schallwandler 3 das Stromsignal i erfasst. 3 shows a schematic representation of an interfering sound source 16 and a headphone with the transfer functions to be considered, in which case the headset is not worn by a person but is mounted on a dummy head. The artificial head contains an artificial ear 17 , which serves to simulate the acoustic conditions of a real ear, and a microphone 18 , The noise source 16 a disturbance signal d is supplied, so that it emits a noise. The sound transducer included in the headphones 3 an electrical voltage signal u is supplied so that it emits a useful sound. The microphone 18 detects the microphone 18 incoming sound and generates the measurable microphone signal e. Another measure is the sound transducer 3 the current signal i detected.

In 3 sind außerdem die vier Übertragungsfunktionen Fdi(f), Fde(f), Fui(f) und Fue(f) eingetragen:

  • • Fdi(f) beschreibt das Übertragungsverhalten nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f, welches sich bei diesem Aufbau von dem Störanregungssignal d zu dem Stromsignal i ergibt.
  • • Fde(f) beschreibt das Übertragungsverhalten nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f, welches sich bei diesem Aufbau von dem Störanregungssignal d zu dem Mikrofonsignal e ergibt.
  • • Fui(f) beschreibt das Übertragungsverhalten nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f, welches sich bei diesem Aufbau von dem Spannungssignal u zu dem Stromsignal i ergibt.
  • • Fue(f) beschreibt das Übertragungsverhalten nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f, welches sich bei diesem Aufbau von dem Spannungssignal u zu dem Mikrofonsignal e ergibt.
In 3 In addition, the four transfer functions Fdi (f), Fde (f), Fui (f) and Fue (f) are entered:
  • • Fdi (f) describes the transfer behavior in terms of magnitude and phase as a function of the excitation frequency f, which results from the disturbance excitation signal d to the current signal i in this structure.
  • • Fde (f) describes the transfer behavior in terms of magnitude and phase as a function of the excitation frequency f, which in this structure results from the interference signal d to the microphone signal e.
  • • Fui (f) describes the transfer behavior in terms of magnitude and phase as a function of the excitation frequency f, which results in this structure from the voltage signal u to the current signal i.
  • • Fue (f) describes the transfer behavior in terms of magnitude and phase as a function of the excitation frequency f, which in this structure results from the voltage signal u to the microphone signal e.

In der komplexen Darstellung der Übertragungsfunktionen ergeben sich die messbaren Signale i(f) und e(f) somit als Funktion der Anregungssignale d(f) und u(f) zu: i(f) = Fdi(f)·d(f) + Fui(f)·u(f) (1) e(f) = Fde(f)·d(f) + Fue(f)·u(f) (2) In the complex representation of the transfer functions, the measurable signals i (f) and e (f) thus result as a function of the excitation signals d (f) and u (f): i (f) = Fdi (f) * d (f) + Fui (f) * u (f) (1) e (f) = Fde (f) * d (f) + Fue (f) * u (f) (2)

Das Stromsignal i(f) aus Gleichung (1) setzt sich also aus einem Anteil id(f) = Fdi(f)·d(f) (3)und einem Anteil iu(f) = Fui(f)·u(f) (4)zusammen. Der Anteil id(f) ist auf Fremdschall zurückzuführen, welcher an dem Schallwandler 3 eintrifft. Das Signal id stellt somit eine Abbildung des zu kompensierenden Störschalls dar. Für eine Messung zugänglich ist im normalen Betrieb jedoch nur die Überlagerung i = id + iu, in der sich mit dem Anteil iu zusätzlich die Reaktion des Schallwandlers 3 auf die anliegende Spannung u abbildet.The current signal i (f) from equation (1) thus consists of one component i d (f) = Fdi (f) * d (f) (3) and one share i u (f) = Fui (f) · u (f) (4) together. The proportion i d (f) is due to external sound, which at the sound transducer 3 arrives. The signal i d thus represents an image of the interfering sound to be compensated. For normal measurement, however, only the superimposition i = i d + i u , in which the contribution i u additionally the reaction of the sound transducer, is accessible 3 on the applied voltage u maps.

4 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung einer Näherung des Störschallsignals id aus den messtechnisch zugänglichen Signalen u und i gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Störanregungssignal d erzeugt über die Übertragungsfunktion Fdi(f) den Anteil id und das Spannungssignal u erzeugt über die Übertragungsfunktion Fui(f) den Anteil i. Diese beiden Anteile ergeben in ihrer Überlagerung das messbare Stromsignal i. In 4 wird das Spannungssignal u zusätzlich einem Filter zugeführt, welches die Übertragungsfunktion FuiM(f) besitzt. Das Filter FuiM(f) ist dabei so ausgelegt, dass es das Übertragungsverhalten Fui(f) nach Betrag und Phase als Funktion der Frequenz f möglichst genau nachbildet. Als Ausgang liefert das Filter FuiM(f) ein Signal iuM, das eine Nachbildung des im normalen Betrieb nicht allein messbaren Anteils iu am Stromsignal i darstellt. Das Signal iuM wird in 4 von dem messbaren Signal i abgezogen. Das Ergebnis dieser Subtraktion ist das Signal idM. Insgesamt ergibt sich idM also zu idM = i – iuM = id + iu - iuM ≈ id (5) 4 shows a block diagram for determining an approximation of the Störschallsignals i d from the metrologically accessible signals u and i according to a second embodiment. The disturbance excitation signal d generates the component i d via the transfer function Fdi (f) and the voltage signal u generates the component i via the transfer function Fui (f). These two components result in their superposition the measurable current signal i. In 4 the voltage signal u is additionally a Filter supplied, which has the transfer function FuiM (f). The filter FuiM (f) is designed so that it simulates the transmission behavior Fui (f) as much as possible in terms of magnitude and phase as a function of the frequency f. As an output, the filter FuiM (f) delivers a signal i uM which represents a simulation of the portion i u of the current signal i which can not be measured alone in normal operation. The signal i uM is in 4 subtracted from the measurable signal i. The result of this subtraction is the signal i dM . Overall, i dM is therefore too i dm = i - i around = i d + i u - i around ≈ i d (5)

Da das Signal iuM eine Näherung für das Signal i darstellt, heben sich die Anteile iu und iuM aus dem Signal idM heraus, sodass mit dem Signal idM eine gute Näherung für den im normalen Betrieb nicht allein messbaren Anteil id zur Verfügung steht.Since the signal i uM represents an approximation of the signal i, the components i u and i uM are removed from the signal i dM , so that the signal i dM is a good approximation for the component i d that can not be measured alone in normal operation Available.

Zur Auslegung des Filters FuiM(f) in 4 ist eine Messung des Übertragungsverhaltens von Fui(f) über der Frequenz f nach Betrag und Phase erforderlich. Der Frequenzgang von Fui(f) kann direkt gemessen werden, indem in dem Aufbau aus 3 die Störungsanregung d = 0 gewählt wird, sodass auch der Anteil id = 0 wird. Folglich kann ein Anregungssignal u an den Schallwandler 3 angelegt und das daraus resultierende Stromsignal i gemessen werden, das unter dieser Vorraussetzung nur aus dem Anteil iu besteht. Das gewünschte Übertragungsverhalten für FuiM(f) ist aus dieser Messung bekannt und die zugehörige Filterschaltung kann entsprechend ausgelegt werden. Jegliche enthaltene Filterschaltungen sowie Summations- oder Subtraktionspunkte können wahlweise analog oder digital realisiert werden.For the design of the filter FuiM (f) in 4 it is necessary to measure the transmission behavior of Fui (f) over the frequency f by magnitude and phase. The frequency response of Fui (f) can be measured directly by looking at the construction 3 the disturbance excitation d = 0 is selected, so that the proportion i d = 0. Consequently, an excitation signal u to the sound transducer 3 applied and the resulting current signal i are measured, which under this condition consists only of the share i u . The desired transmission behavior for FuiM (f) is known from this measurement and the associated filter circuit can be designed accordingly. Any included filter circuits as well as summation or subtraction points can be realized either analog or digital.

Für die aktive Lärmkompensation muss nun ein Übertragungsverhalten bestimmt werden, das ein Filter aufweisen muss, damit es aus der Näherung für id ein Signal u erzeugt, welches zu einem Gegenschall führt, der am Ohr des Nutzers zur Reduzierung des Störschalls führt. Die Bestimmung dieses Soll-Übertagungsverhaltens erfolgt anhand der in 3 eingetragenen Übertragungsfunktionen Fdi(f), Fde(f) und Fue(f).For the active noise compensation now a transmission behavior must be determined, which must have a filter so that it generates from the approximation for i d a signal u, which leads to a counter sound, which leads to the ear of the user to reduce the noise. The determination of this target transmission behavior is based on the in 3 Registered transfer functions Fdi (f), Fde (f) and Fue (f).

Für die Anordnung in 3 sind diese drei Übertagungsfunktionen jeweils nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f messtechnisch erfassbar, wobei als Anregungssignale jeweils d bzw. u und als Antwortsignale des Aufbaus i bzw. e betrachtet werden. Anders als bei dem Aufbau aus 3 entsteht der Störlärm in einer realen Umgebung jedoch normalerweise nicht aus einer einzigen Quelle an einem bestimmten Ort, sondern setzt sich aus mehreren Quellen an verschiedenen Orten zusammen. In sbesondere existiert auch kein Störanregungssignal d, das für die Erzeugung eines Kompensationssignals herangezogen werden könnte.For the arrangement in 3 These three transfer functions can be measured in terms of amount and phase as a function of the excitation frequency f, with the respective excitation signals d and u and the response signals of the structure i and e, respectively. Unlike the build out 3 However, the noise in a real environment does not normally arise from a single source at a particular location, but is composed of multiple sources in different locations. In particular, there is no disturbance excitation signal d that could be used to generate a compensation signal.

Trotzdem lässt sich anhand des Aufbaus aus 3 ein Übertragungsverhalten ermitteln, das für viele Fälle von Störlärmquellen Gültigkeit besitzt und das die Erzeugung des Kompensationssignals ohne Kenntnis eines Störanregungssignals d erlaubt. Hierzu muss zunächst eine Messung durchgeführt werden, bei welcher das Signal u = 0 gewählt wird. Das bedeutet, dass die beiden Zuleitungen des Schallwandlers 3 miteinander verbunden werden. Das messbare Stromsignal i besteht dann nur aus dem Anteil id, da der Anteil iu hier zu Null wird. Für die Messung erfolgt die Anregung des Aufbaus mit einem Störanregungssignal d. Das Signal d selbst wird bei dieser Messung jedoch nicht als Messgröße berücksichtigt. Vielmehr wird die dabei entstehende Beziehung zwischen dem Signal id und dem Signal e nach Betrag und Phase in Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz f erfasst. Mit u = 0 lässt sich aus den Gleichungen (1) und (2) die folgende Beziehung zwischen den Signalen id und e herleiten: e(f) = (Fde(f)/Fdi(f))·id(f) bei u = 0 (6) Nevertheless, can be based on the structure 3 determine a transmission behavior that is valid for many cases of noise sources and that allows the generation of the compensation signal without knowledge of a disturbance excitation signal d. For this purpose, a measurement must first be carried out in which the signal u = 0 is selected. This means that the two supply lines of the sound transducer 3 be connected to each other. The measurable current signal i then only consists of the component i d , since the component i u here becomes zero. For the measurement, the excitation of the structure with a disturbance excitation signal d occurs. However, the signal d itself is not taken into account as a measured variable in this measurement. Rather, the resulting relationship between the signal i d and the signal e is detected in terms of magnitude and phase as a function of the excitation frequency f. With u = 0 it can be deduced from the equations ( 1 ) and (2) derive the following relationship between the signals i d and e: e (f) = (Fde (f) / Fdi (f)) * i d (f) at u = 0 (6)

Für die resultierende Übertragungsfunktion (Fde(f)/Fdi(f)) wird also das Signal id als Eingangs- und das Signal e als Ausgangssignal angesehen und die Messung liefert als Ergebnis direkt den Quotienten (Fde(f)/Fdi(f)) nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f.For the resulting transfer function (Fde (f) / Fdi (f)), therefore, the signal i d is regarded as the input signal and the signal e as the output signal, and the measurement directly yields the quotient (Fde (f) / Fdi (f) ) by magnitude and phase as a function of the excitation frequency f.

Anschaulich lässt sich die Gleichung (6) so interpretieren, dass mit 1/Fdi(f)·id(f) ein ”virtuelles” Signal d bestimmt wird, das in der Anordnung nach 3 zu dem gemessenen Signal id gehören würde. Jedoch wird im gleichen Schritt aus dem virtuellen Signal d durch Multiplikation mit der Übertragungsfunktion Fde(f) direkt das aus dem virtuellen Signal d entstehende Signal e ermittelt. Da dieser Vorgang in einem Schritt vollzogen wird, ist die tatsächliche Bestimmung des Signals d nicht erforderlich. Zu beachten ist an dieser Stelle, dass das Übertragungsverhalten von dem Signal id zu dem Signal e aufgrund der definierten akustischen Gegebenheiten zwischen dem Schallwandler 3 und dem Mikrofon 18 nicht davon abhängig ist, ob der Störschall tatsächlich von einer Störschallquelle 16 gemäß 3 erzeugt wird. Beispielsweise verändert sich das Übertragungsverhalten von dem Signal id zu dem Signal e nicht, wenn der Abstand der Störschallquelle 16 zu dem Hörer variiert wird. Auch eine Überlagerung von Störschall aus mehreren Störschallquellen in unterschiedlichem Abstand zu dem Hörer verändert die Beziehung zwischen dem Signal id und dem Signal e nicht. Mit steigender Frequenz ist allerdings eine steigende Abhängigkeit dieses Übertragungsverhaltens von der Richtung des eintreffenden Störschalls zu beobachten. Dieser Nebeneffekt wird in den weiteren Ausführungen aber nicht betrachtet.Clearly, the equation (6) can be interpreted such that 1 / Fdi (f) * i d (f) is used to determine a "virtual" signal d, which in the arrangement of FIG 3 would belong to the measured signal i d . However, in the same step, the signal e resulting from the virtual signal d is determined directly from the virtual signal d by multiplication with the transfer function Fde (f). Since this process is performed in one step, the actual determination of the signal d is not required. It should be noted at this point that the transmission behavior of the signal i d to the signal e due to the defined acoustic conditions between the transducer 3 and the microphone 18 does not depend on whether the background noise is actually from an interfering sound source 16 according to 3 is produced. For example, the transmission behavior of the signal i d to the signal e does not change when the distance of the noise source 16 is varied to the listener. Even a superposition of background noise from a plurality of noise sources at different distances to the listener does not change the relationship between the signal i d and the signal e. With increasing frequency, however, an increasing dependence of this transmission behavior on the direction of the incident noise is to be observed. This side effect is not considered in the other versions.

Durch Zusammenführung von Gleichung (2) und (6) lässt sich das Signal e des Mikrofons 18 im normalen Betrieb – also unter der Einwirkung von Störschall und bei Anlegen eines Signals u an den Schallwandler 3 – folgendermaßen angeben: e(f) = (Fde(f)/Fdi(f))·id(f) + Fue(f)·u(f) (7) By merging equation (2) and (6) the signal e of the microphone 18 can be in normal operation - ie under the influence of noise and when applying a signal u to the transducer 3 - specify as follows: e (f) = (Fde (f) / Fdi (f)) * i d (f) + Fue (f) · u (f) (7)

Das Übertragungsverhalten Fue(f) kann direkt nach Betrag und Phase als Funktion der Anregungsfrequenz f gemessen werden, indem in dem Aufbau aus 3 die Störungsanregung d = 0 gewählt wird.The transmission behavior Fue (f) can be measured directly by magnitude and phase as a function of the excitation frequency f, by in the construction 3 the disturbance excitation d = 0 is selected.

Das Signal e, welches das Mikrofon 18 im künstlichen Ohr 17 erfasst, repräsentiert den Schall, der sich im Ohrkanal eines Nutzers der Vorrichtung ergibt. Das Ziel für die aktive Lärmkompensation besteht also darin, das Signal e für einen möglichst breiten Frequenzbereich zu Null zu machen. Mit e = 0 lässt sich Gleichung (7) so umstellen, dass sich eine Sollübertragungsfunktion Fsoll(f) angeben lässt, welche ein Filter mit dem Signal id als Eingang und dem Spannungssignal u als Ausgang besitzen müsste, damit sich eine optimale Kompensation des Störschalls im Ohrkanal des Nutzers ergibt: u(f) = –(Fde(f)/Fdi(f))·1/Fue(f)·id(f) = Fsoll(f)·id(f) (8) The signal e, which is the microphone 18 in the artificial ear 17 detects, represents the sound that results in the ear canal of a user of the device. The goal for the active noise compensation is therefore to make the signal e to zero for as wide a frequency range as possible. With e = 0, equation (7) can be changed so that a desired transfer function Fset (f) can be specified, which would have to have a filter with the signal i d as input and the voltage signal u as output, so that an optimal compensation of the noise in the user's ear canal results in: u (f) = - (Fde (f) / Fdi (f)) * 1 / Fue (f) * i d (f) = Fsoll (f) · i d (f) (8)

Gemäß der Anordnung aus 4 steht mit dem Signal idM eine Näherung für das Signal id zur Verfügung, welche als Eingang für das Kompensationsfilter verwendet werden kann. Aus den gemessenen Übertragungsfunktionen (Fde(f)/Fdi(f)) und Fue(f) lässt sich rechnerisch für jeden vermessenen Frequenzpunkt f die Sollübertragungsfunktion Fsoll(f) = –(Fde(f)/Fdi(f))·1/Fue(f) (9)nach Betrag und Phase angeben.According to the arrangement 4 is the signal i dM an approximation for the signal i d available, which can be used as an input for the compensation filter . From the measured transfer functions (Fde (f) / Fdi (f)) and Fue (f), the nominal transfer function can be calculated for each measured frequency point f Fsoll (f) = - (Fde (f) / Fdi (f)) · 1 / Fue (f) (9) state according to amount and phase.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Kopfhörers und eines Blockschaltbildes einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Signalverarbeitung zur Erzeugung des Nutzsignals u wird gemäß dem in Gleichung (8) angegebenen Ansatz ausgeführt. Das Nutzsignal u wird in 5 dem Schallwandler 3 zugeführt, sodass dieser den Nutzschall 7 abgibt. Die Kappe 1 kann ohrumschließend oder ohraufliegend ausgeführt sein. Die Kappe 1 kann dazu dienen, eine passive Dämpfung gegen den äußeren Störschall 5 zu bieten, sodass nur ein verminderter Störschall 6 im Innern der Kappe 1 ankommt. Alternativ dazu kann der Hörer als In-Ear Hörer ohne Kappe vorgesehen werden. Am Ohr 2 des Nutzers des Hörers trifft die Überlagerung von Störschall 6 und Nutzschall 7 ein. Das Nutzsignal u wird außerdem einem Filter FuiM(f) zugeführt, welches das Signal iuM erzeugt. Im Schallwandler 3 entsteht als Reaktion auf das Nutzsignal u und den Störschall 6 das Stromsignal i. Von dem gemessenen Signal i wird das Signal iuM abgezogen, das eine Nachbildung der Reaktion des Schallwandlers 3 auf das Nutzsignal u darstellt. Das Ergebnis dieser Subtraktion ist das Signal idM, das eine Näherung für die Reaktion des Schallwandlers 3 auf den Störschall 6 darstellt. Das Signal idM wird einem Filter Fcomp(f) zugeführt, das daraus das Nutzsignal u erzeugt. In 5 ist außerdem ein Audiosignal a dargestellt, welches zu dem Nutzsignal u hinzuaddiert werden kann, um ein erwünschtes Schallsignal zu erzeugen. 5 shows a schematic representation of a headphone and a block diagram of an inventively constructed device for the active reduction of background noise according to a third embodiment. The signal processing for generating the useful signal u is carried out according to the approach given in equation (8). The useful signal u is in 5 the sound transducer 3 supplied, so that this the useful sound 7 emits. The cap 1 May be circumaural or supraauricular. The cap 1 can serve a passive damping against the external noise 5 to offer, so only a reduced noise 6 inside the cap 1 arrives. Alternatively, the handset may be provided as an in-ear earphone without a cap. At the ear 2 the user of the listener meets the superposition of background noise 6 and useful sound 7 one. The useful signal u is also fed to a filter FuiM (f), which generates the signal i uM . In the sound converter 3 arises in response to the useful signal u and the noise 6 the current signal i. From the measured signal i, the signal i uM is subtracted, which is a simulation of the response of the transducer 3 represents the useful signal u. The result of this subtraction is the signal i dM , which approximates the response of the transducer 3 on the background noise 6 represents. The signal i dM is fed to a filter Fcomp (f), which generates the useful signal u from it. In 5 In addition, an audio signal a is shown, which can be added to the useful signal u to produce a desired sound signal.

Eine optimale Reduzierung des Störschalls am Eingang des Ohrs 2 ergibt sich, wenn das Filter Fcomp(f) das Übertragungsverhalten von Fsoll(f) aus Gleichung (9) nach Betrag und Phase als Funktion der Frequenz f nachbildet. Aus den beschriebenen Messungen steht somit eine vollständige Beschreibung des anzustrebenden Übertragungsverhaltens von Fcomp(f) zur Verfügung. Da das gesamte Übertragungsverhalten vom Schallwandler 3 zum Ohr des Nutzers sowohl für den Fremdschall 6 als auch für den Nutzschall 7 für die hier erfindungsgemäß beschriebene Auslegungsvorgabe für das Filter Fcomp(f) berücksichtigt wird, entsteht im Ergebnis eine Vorrichtung, welche das Nutzsignal u, das dem Schallwandler 3 zugeführt wird, so erzeugt, dass die Reduzierung des Fremdschalls ihre größte Wirkung im Ohrkanal des Nutzers entfaltet.An optimal reduction of noise at the entrance of the ear 2 results when the filter Fcomp (f) maps the transfer behavior of Fsoll (f) from equation (9) by magnitude and phase as a function of the frequency f. From the measurements described, a complete description of the desired transmission behavior of Fcomp (f) is thus available. Because the entire transmission behavior of the sound transducer 3 to the ear of the user both for the external sound 6 as well as for the useful sound 7 For the design specification for the filter Fcomp (f) described here according to the invention, the result is a device which transmits the useful signal u to the sound transducer 3 is supplied, so generated that the reduction of the extraneous sound exerts its greatest effect in the ear canal of the user.

Da Fsoll(f) nicht das direkte Resultat der Vermessung eines realen Systems ist, sondern der Verlauf durch Verrechnung verschiedener Anteile entstanden ist, ist im allgemeinen allerdings nicht davon auszugehen, dass sich der vollständige Verlauf nach Betrag und Phase mit einem realisierbaren Filter Fcomp(f) nachbilden lässt. Ein real aufgebautes Filter ist stets ”kausal” (es kann eine Reaktion nicht vor Eintreffen einer Anregung zeigen) und für eine reale Anwendung muss das Filter selbst ”stabil” sein (bei Ausbleiben einer Anregung muss der Ausgang gegen einen endlichen konstanten Endwert streben). Aus diesen beiden Voraussetzungen ergeben sich zwingende Zusammenhänge zwischen dem Verlauf des Betrags und der Phase der Übertragungsfunktion des Filters als Funktion der Frequenz f. Da sich der Betrags- und der Phasenverlauf von Fcomp(f) somit nicht unabhängig voneinander einstellen lassen, wird Fcomp(f) im allgemeinen nur eine Annäherung an Fsoll(f) darstellen können. Für einen eingeschränkten Frequenzbereich ist es auch mit einem kausalen stabilen Filter meist möglich, einen vorgegebenen Verlauf nach Betrag und Phase gut anzunähern. Eine sinnvolle Annäherung ergibt sich daher durch Auswahl eines Frequenzbereichs, in dem Fcomp(f) dem Verlauf von Fsoll(f) nach Betrag und Phase gut folgen kann. In diesem Frequenzbereich entsteht letztendlich die gewünschte Lärmkompensationswirkung, da der Gegenschall im Ohrkanal nach Betrag und Phase korrekt erzeugt wird. Außerhalb des gewählten Frequenzbereichs sollte der Betrag von Fcomp(f) möglichst gering gewählt werden, da aufgrund der nicht definierten Phasenbeziehung zwischen Stör- und Kompensationsschall sonst sogar Überhöhungen des Störschalls auftreten können. Wird diese Bedingung eingehalten, so unterliegt der Phasenverlauf von Fcomp(f) außerhalb des gewählten Frequenzbereichs keinen Restriktionen, woraus sich die notwendigen Freiheitsgrade ergeben, welche die Auslegung eines kausalen stabilen Filters ermöglichen.Since Fsoll (f) is not the direct result of the measurement of a real system, but the course has developed by offsetting different shares, it is generally not to be assumed that the complete course of magnitude and phase with a feasible filter Fcomp (f ). A real filter is always "causal" (it can not show a response before a stimulus hits), and for a real application, the filter itself must be "stable" (in the absence of excitation, the output must aim for a finite constant end value). From these two conditions, there are compelling relationships between the course of the magnitude and the phase of the transfer function of the filter as a function of the frequency f. Thus, since the magnitude and phase history of Fcomp (f) can not be independently set, Fcomp (f) will generally only approximate Fsoll (f). For a limited frequency range, it is usually possible with a causal stable filter to approximate a given course in terms of magnitude and phase. A reasonable approximation is thus obtained by selecting a frequency range in which Fcomp (f) can well follow the course of Fsoll (f) in terms of magnitude and phase. In this frequency range, ultimately, the desired noise compensation effect, since the counter sound in the ear canal is generated correctly according to amount and phase. Outside of the selected frequency range, the amount of Fcomp (f) should be chosen as low as possible, because due to the undefined phase relationship between noise and compensation sound otherwise even increases in noise can occur. If this condition is adhered to, the phase characteristic of Fcomp (f) outside the selected frequency range is not subject to any restrictions, which results in the necessary degrees of freedom permitting the design of a causally stable filter.

Optional besteht die in 5 dargestellte Möglichkeit, dem Nutzsignal u ein Audiosignal a hinzuzuaddieren. Der am Eingang des Ohrs 2 eintreffende Nutzschall 7 ist dann eine Kombination aus dem Gegenschallsignal und einem gemäß dem Audiosignal a erwünschten Schallsignal. Die Erzeugung des Gegenschallsignals wird durch das Zufügen das Audiosignals a zum Nutzsignal u nicht beeinträchtigt: Das Audiosignal a ist in 5 Bestandteil des Nutzsignals u, das sowohl dem Schallwandler 3 als auch dem Filter FuiM(f) zugeführt wird. Folglich wird sich das Audiosignal a sowohl in dem am Schallwandler 3 gemessenen Signal i als auch in dem Filterausgang iuM in gleicher Weise niederschlagen. Da das Signal iuM von dem gemessenen Signal i abgezogen wird, heben sich die auf das Audiosignal a zurückzuführenden Anteile heraus, sodass sich das Audiosignal a nicht in dem so erzeugten Signal idM niederschlägt, welches als Eingang für das Filter Fcomp(f) dient. Folglich nimmt das Audiosignal keinen Einfluss auf die Erzeugung des Gegenschallsignals. Entsprechend nimmt die Vorrichtung zur Erzeugung des Gegenschallsignals keinen Einfluss auf die erwünschte Wiedergabe des Audiosignals a.Optionally, the in 5 shown possibility to add the useful signal u an audio signal a. The at the entrance of the ear 2 incoming useful sound 7 is then a combination of the antinoise signal and a desired according to the audio signal a sound signal. The generation of the antinoise signal is not impaired by adding the audio signal a to the useful signal u. The audio signal a is in 5 Component of the useful signal u, both the sound transducer 3 as well as the filter FuiM (f) is supplied. Consequently, the audio signal a becomes both in the sound transducer 3 reflected signal measured i as well as in the filter output i uM in the same way. Since the signal i uM is subtracted from the measured signal i, the components attributable to the audio signal a cancel out, so that the audio signal a is not reflected in the thus generated signal i dM , which serves as the input for the filter Fcomp (f) , Consequently, the audio signal has no influence on the generation of the antinoise signal. Accordingly, the device for generating the antinoise signal has no influence on the desired reproduction of the audio signal a.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Wirkung von Vorrichtungen zur aktiven Lärmkompensation mit einem akustisch/mechanischen Aufbau gemäß dem Stand der Technik zu verbessern. Ein entscheidendes Merkmal der vorbekannten Lösungen besteht darin, dass ein oder mehrere Mikrofone verwendet werden, um den Störschall oder einen Anteil des Störschalls oder die Überlagerung von Störschall mit einem Nutzschall zu messen und zusätzlich mindestens ein Schallgeber zur Erzeugung des Gegenschalls enthalten ist. Alternativ oder zusätzlich zu den Mikrofonsignalen werden gemäß dem Stand der Technik in einigen Fällen Signale zur Erzeugung des Gegenschallsignals herangezogen, welche von einer Störschallquelle direkt zur Verfügung gestellt werden. Die Erzeugung des Gegenschallsignals beruht nach dem Stand der Technik auf einer Verarbeitung des Signals von dem oder den enthaltenen Mikrofonen oder auf Signalen, welche von einer Störschallquelle zur Verfügung gestellt werden oder einer Kombination der genannten Signale. Erfindungsgemäß lässt sich die Lärmkompensationswirkung solcher Vorrichtungen dadurch verbessern, dass zusätzlich an dem Schallgeber ein Signal erfasst wird, das die Wirkung des am Schallgeber eintreffenden Fremdschalls in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallgeber angelegten Nutzsignals abbildet, und dieses Signal zusätzlich zur Erzeugung des Gegenschalls verarbeitet wird. Als Beispiel für eine entsprechende akustisch/mechanische Vorrichtung nach dem Stand der Technik dient in 6 ein Kopfhörer.Another object of the present invention is to improve the effect of active noise cancellation devices having a prior art acoustic / mechanical structure. A decisive feature of the previously known solutions is that one or more microphones are used to measure the background noise or a portion of the noise or the superposition of background noise with a useful sound and additionally at least one sounder for generating the counter sound is included. As an alternative or in addition to the microphone signals, according to the prior art, in some cases signals are used to generate the antinoise signal, which signals are provided directly by an interfering sound source. The generation of the antinoise signal is based on the prior art on a processing of the signal from the microphone (s) contained or on signals which are provided by an interfering sound source or a combination of said signals. According to the invention, the noise compensation effect of such devices can be improved by additionally detecting a signal at the sounder which maps the effect of the sound impinging on the sounder into superposition with the effect of the useful signal applied to the sounder, and processes this signal in addition to producing the counter sound becomes. As an example of a corresponding acoustic / mechanical device according to the prior art is used in 6 a headphone.

6 zeigt die schematische Darstellung eines Kopfhörers und einer Kontrolleinheit zur aktiven Reduktion von Störschall gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Die Kappe 1 enthält einen Schallwandler 3 und ein Mikrofon 4. Die Kappe 1 wird so getragen, dass der Schallwandler 3 vor dem Ohr 2 positioniert wird. Das Mikrofon 4 ist hier zwischen dem Schallwandler 3 und dem Ohr 2 positioniert. Die Kappe 1 kann dazu dienen, eine passive Dämpfung gegen den äußeren Störschall 5 zu bieten, sodass nur ein verminderter Störschall 6 im Innern der Kappe 1 ankommt. Wird der Schallwandler 3 mit einem Nutzsignal u angesteuert, so erzeugt er im Innern der Kappe einen Nutzschall 7. Am Eingang des Ohrs 2 findet eine Überlagerung des passiv gedämpften Störschalls 6 mit dem vom Schallwandler 3 erzeugten Nutzschall 7 statt. Das Mikrofon 4 dient zur Erfassung dieser Überlagerung und erzeugt daraus das Messsignal 8. Am Schallwandler 3 wird das Signal i erfasst, das die Wirkung des am Schallwandler 3 eintreffenden Fremdschalls 6 in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallwandler 3 angelegten Nutzsignals u abbildet. Das Signal i wird gemeinsam mit dem Signal 8 einer Kontrolleinheit 19 zugeführt. Zusätzlich wird der Kontrolleinheit 19 ein Audiosignal a zugeführt, welches ein erwünschtes Schallsignal repräsentiert. Die Kontrolleinheit 19 erzeugt aus den drei Eingangssignalen 8 und a das Nutzsignal u, das dem Schallwandler 3 zugeführt wird. 6 shows the schematic representation of a headphone and a control unit for the active reduction of background noise according to a fourth embodiment. The cap 1 contains a sound transducer 3 and a microphone 4 , The cap 1 is worn so that the sound transducer 3 in front of the ear 2 is positioned. The microphone 4 is here between the sound transducer 3 and the ear 2 positioned. The cap 1 can serve a passive damping against the external noise 5 to offer, so only a reduced noise 6 inside the cap 1 arrives. Will the sound transducer 3 driven by a useful signal u, it generates a useful sound inside the cap 7 , At the entrance of the ear 2 finds an overlay of the passively damped noise 6 with the sound transducer 3 generated useful sound 7 instead of. The microphone 4 serves to detect this overlay and generates the measurement signal from it 8th , At the sound converter 3 the signal i is detected, which is the effect of the sound transducer 3 incoming foreign sound 6 in overlay with the effect of the sound transducer 3 applied useful signal u maps. The signal i becomes common with the signal 8th a control unit 19 fed. In addition, the control unit 19 an audio signal a is supplied, which represents a desired sound signal. The control unit 19 generated from the three input signals 8th and a the useful signal u, the sound transducer 3 is supplied.

Erfindungsgemäß wird in Abgrenzung zum Stand der Technik in 6 zusätzlich zum Signal 8 das Signal i zur Erzeugung des Gegenschallsignals ausgewertet. Aus diesem Ansatz ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, die Wirkung der aktiven Lärmkompensation von bekannten akustisch/mechanische Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zu verbessern:
Bei dem Aufbau aus 6 ist das Mikrofon 4 im Innern der Kappe angebracht, sodass es die Überlagerung des Störschalls 6 mit dem Nutzschall 7 erfasst. Der eintreffende Störschall 6 erreicht in 6 zuerst den Schallwandler 3 und trifft aufgrund der Schallausbreitung in Luft erst mit einer geringen Verzögerung an dem Mikrofon 4 ein. Aus dieser Verzögerung ergeben sich für die Erzeugung des Gegenschallsignals nach dem Stand der Technik Beschränkungen hinsichtlich der Maximalfrequenz, bis zu der eine Lärmkompensationswirkung erzielt wird. Da der Störschall 6 zuerst den Schallwandler 3 und erst danach das Mikrofon 4 erreicht, steht mit dem Signal i eine Eingangsgröße für die Kontrolleinheit 19 zur Verfügung, die diese Verzögerung nicht aufweist. Erfindungsgemäß bietet daher die zusätzliche Auswertung des Signals i die Möglichkeit, den Frequenzbereich der Lärmkompensationswirkung gegenüber dem Stand der Technik zu verbreitern.
According to the invention, in contrast to the prior art in 6 in addition to the signal 8th the signal i evaluated to generate the antinoise signal. From this approach there are numerous possibilities to improve the effect of the active noise compensation of known acoustic / mechanical devices according to the prior art:
In the construction off 6 is the microphone 4 mounted inside the cap, so that it is the superposition of the noise 6 with the useful sound 7 detected. The incoming background noise 6 reached in 6 first the sound transducer 3 and hits due to the sound propagation in air only with a slight delay on the microphone 4 one. From this delay, the generation of the antinoise signal according to the prior art results in restrictions on the maximum frequency up to which a noise compensation effect is achieved. Since the background noise 6 first the sound transducer 3 and only then the microphone 4 reached, stands with the signal i an input to the control unit 19 available that does not have this delay. According to the invention, therefore, the additional evaluation of the signal i offers the possibility of widening the frequency range of the noise compensation effect compared to the prior art.

Bei einem Kopfhörer nach dem Stand der Technik gemäß 1 ergeben sich durch Kopfbewegungen des Nutzers des Kopfhörers Druckschwankungen im Innern der Kappe 1. Diese werden von dem Mikrofon 4 erfasst und können erhebliche Amplituden aufweisen. Bei der Verarbeitung gemäß dem Stand der Technik aus 1 kann dies zu Übersteuerungen bei der Erzeugung des Gegenschallsignals führen. Um dies zu verhindern, werden normalerweise Begrenzungsmaßnahmen in der zugehörigen Schaltung ergriffen, die jedoch die Wirkung der aktiven Lärmkompensation beeinträchtigen. Da die genannten Druckschwankungen vorwiegend in einem Frequenzbereich unterhalb des menschlichen Hörbereichs liegen, ist eine Reaktion der Schaltung auf diese Druckschwankungen nicht erwünscht. Um dem Problem der Übersteuerung zu begegnen, kann daher das Signal i, in dem sich die genannten Druckschwankungen ebenfalls niederschlagen, erfindungsgemäß und gemäß 6 dazu verwendet werden, die auf Kopfbewegungen beruhenden Anteile des Signals 8 zu erkennen und von dem Signal 8 zu subtrahieren, sodass es in der Signalkette nicht zur Übersteuerung und somit nicht zur Beeinträchtigung der Lärmkompensationswirkung kommt.In a headphone according to the prior art according to 1 caused by head movements of the user of the headphone pressure fluctuations inside the cap 1 , These are from the microphone 4 detected and can have significant amplitudes. In the processing according to the prior art 1 This can lead to overdrives in the generation of the antinoise signal. To prevent this, usually limiting measures are taken in the associated circuit, but affect the effect of active noise compensation. Since the mentioned pressure fluctuations are predominantly in a frequency range below the human audible range, a reaction of the circuit to these pressure fluctuations is not desired. In order to counteract the problem of overdriving, therefore, the signal i, in which the mentioned pressure fluctuations also reflect, according to the invention and according to 6 used to determine the head movements based parts of the signal 8th to recognize and from the signal 8th to subtract, so that it does not come in the signal chain to overdrive and thus not to affect the noise compensation effect.

Anders als in 6 dargestellt ist es nach dem Stand der Technik auch bekannt das Mikrofon 4 außen an der Kappe 1 anzubringen. Bei derartigen Systemen ist die Wirkung der aktiven Lärmkompensation oft in erheblichem Maße von der Richtung des eintreffenden Störschalls abhängig. Erfindungsgemäß kann hier der Schallgeber 3 über das Signal i als zusätzlicher Sensor zur Erfassung des Störschalls verwendet werden. Durch die Störschallerfassung an verschiedenen Orten stehen in den so verfügbaren Signalen Informationen über die Richtung des Störschalls zur Verfügung. Durch eine geeignete Verarbeitung des zusätzlichen Signals lässt sich der Frequenzbereich, in dem eine Lärmkompensationswirkung erzielt wird, verbreitern und die Richtungsabhängigkeit reduzieren.Unlike in 6 it is also known in the prior art known the microphone 4 outside on the cap 1 to install. In such systems, the effect of active noise cancellation often depends to a considerable extent on the direction of the incoming noise. According to the invention here the sounder 3 be used via the signal i as an additional sensor for detecting the noise. By the Störschallerfassung in different places information about the direction of the Störschalls are available in the thus available signals. By suitably processing the additional signal, the frequency range in which a noise compensation effect is achieved can be broadened and the directionality can be reduced.

Des Weiteren sind nach dem Stand der Technik auch ”adaptive” Verfahren bekannt, bei denen das Übertragungsverhalten der Filter zur Erzeugung des Gegenschallsignals im laufenden Betrieb an veränderliche Gegebenheiten der akustischen Aufbauten und des Störschalls angepasst wird. Auch bei derartigen Aufbauten kann erfindungsgemäß das Signal i, das am Schallwandler 3 erfassbar ist, als zusätzliches Messsignal zur Verbesserung der Lärmkompensationswirkung oder des Anpassungsverhaltens der adaptiven Algorithmen berücksichtigt werden.Furthermore, according to the prior art, "adaptive" methods are known in which the transmission behavior of the filters for generating the antinoise signal during operation is adapted to changing conditions of the acoustic structures and the noise. Even with such structures can according to the invention, the signal i, the sound transducer 3 can be taken into account as an additional measurement signal for improving the noise compensation effect or the adaptive behavior of the adaptive algorithms.

Die oben beschriebene Vorrichtung zur Reduzierung von Fremdschall kann in einem Kopfhörer, in einem In-Ear Hörer oder in einem Gehörschutz implementiert werden. Ein In-Ear Hörer gemäß der Erfindung weist einen geringeren Platzbedarf auf, da ein zusätzliches Mikrofon zum Aufzeichnen des Störsignals entfallen kann.The Abnormal noise reduction device described above in a headphone, in an in-ear listener or be implemented in an ear protection. An in-ear listener according to the invention has a smaller footprint on, as an additional microphone for recording the interference signal can be omitted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5862234 [0007, 0007] US 5862234 [0007, 0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - S. M. Kuo and D. R. Morgan in Active Noise Control Systems Algorithms and DSP Implementations. Wiley-Interscience Publication, New York, 1996 [0005] - SM Kuo and DR Morgan's Active Noise Control Systems Algorithms and DSP Implementations. Wiley-Interscience Publication, New York, 1996 [0005]

Claims (8)

Vorrichtung zur Reduzierung von Fremdschall mit mindestens einem Schallwandler (3) zum Empfangen eines Nutzsignals (u), zum Abgeben eines Nutzschalls (7), der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall (6) zur Reduzierung des Fremdschalls (6) führt und zum gleichzeitigen Abgeben eines ersten Signals (i), das die Wirkung des an dem Schallwandler (3) eintreffenden Fremdschalls (6) in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallwandler (3) angelegten Nutzsignals (u) abbildet, wobei das erste Signal (i) zur Erzeugung des Nutzsignals (u) verarbeitet wird, einem ersten Filter (FuiM) zum Empfangen des Nutzsignals (u), zum Nachbilden des Verhaltens des Schallwandlers (3) bei Betrieb ohne Fremdschall und zum Ausgeben eines zweiten Signals (iuM), einer Subtraktionseinheit zum Subtrahieren des zweiten Signals (iuM) von dem ersten Signal (i), so dass das Differenzsignal (idM) den Fremdschall (6) abbildet, der am Schallwandler (3) eintrifft, und einem zweiten Filter (Fcomp) zum Empfangen des Differenzsignals (idM) und zum Erzeugen des Nutzsignals (u), welches dem Schallwandler (3) zur Erzeugung von Gegenschall zugeführt wird.Device for reducing extraneous sound with at least one sound transducer ( 3 ) for receiving a useful signal (u), for outputting a useful sound ( 7 ), which in the overlay with existing external sound ( 6 ) for reducing the external noise ( 6 ) and for simultaneously outputting a first signal (i), which effects the effect on the transducer ( 3 ) incoming foreign sound ( 6 ) in superposition with the effect of the sound transducer ( 3 ) is applied, wherein the first signal (i) for generating the useful signal (u) is processed, a first filter (FuiM) for receiving the useful signal (u), for simulating the behavior of the sound transducer ( 3 ) in operation without external sound and for outputting a second signal (i uM ), a subtraction unit for subtracting the second signal (i uM ) from the first signal (i), so that the difference signal (i dM ) the external sound ( 6 ), which at the sound transducer ( 3 ), and a second filter (Fcomp) for receiving the difference signal (i dM ) and for generating the useful signal (u), which the sound transducer ( 3 ) is supplied to generate counter-sound. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Nutzsignal (u), das dem Schallwandler (3) zugeführt wird, so ausgelegt wird, dass die Reduzierung des Fremdschalls (6) ihre größte Wirkung im Ohrkanal eines Nutzers entfaltet.Apparatus according to claim 1, wherein the useful signal (u), the the sound transducer ( 3 ) is designed so that the reduction of the external sound ( 6 ) unfolds its greatest effect in the ear canal of a user. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein Kopfhörer, ein In-Ear Hörer oder ein Gehörschutz ist.Device according to one of the preceding claims, the device being a headphone, an in-ear earpiece or hearing protection. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei dem Nutzsignal (u) zusätzlich ein Anteil aus einer Audiosignalquelle (a) zugefügt wird.Device according to one of the preceding claims, wherein the useful signal (u) additionally a portion of a Audio signal source (a) is added. Vorrichtung, mit mindestens einem Schallwandler (3) zum Empfangen eines Nutzsignals (u), und zum Ausgeben des Nutzschalls (7), der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall (6) zur Reduzierung des Fremdschalls (6) führt, und einer Kontrolleinheit (CU) zum Bilden des Nutzsignals (u), zum Empfangen des Signals eines oder mehrerer Mikrofone, zum Auswerten des Signals eines oder mehrerer Mikrofone, welche den zu reduzierenden Störschall oder einen Anteil davon oder eine Überlagerung von Stör- und Nutzschall empfangen und/oder zum Auswerten eines oder mehrerer Signale, die von einer Störschallquelle direkt zur Verfügung gestellt werden, wobei die Kontrolleinheit (CU) zur Erzeugung von Gegenschall zusätzlich ein erstes Signal (i) auswertet, das an dem Schallwandler (3) erfasst wird und das die Wirkung des an dem Schallwandler (3) eintreffenden Fremdschalls (6) in Überlagerung mit der Wirkung des an den Schallwandler (3) angelegten Nutzsignals (u) abbildet.Device with at least one sound transducer ( 3 ) for receiving a useful signal (u), and for outputting the useful sound ( 7 ), which in the overlay with existing external sound ( 6 ) for reducing the external noise ( 6 ), and a control unit (CU) for forming the useful signal (u), for receiving the signal of one or more microphones, for evaluating the signal of one or more microphones, which reduces the noise to be reduced or a portion thereof or a superimposition of interference. and useful sound received and / or for evaluating one or more signals that are provided directly by an interfering sound source, wherein the control unit (CU) for generating counter sound additionally evaluates a first signal (i), which at the sound transducer ( 3 ) and that the effect of the sound transducer ( 3 ) incoming foreign sound ( 6 ) in superposition with the effect of the sound transducer ( 3 ) applied useful signal (u) maps. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung ein Kopfhörer, ein In-Ear Hörer oder ein Gehörschutz ist.Apparatus according to claim 5, wherein the device a headphone, an in-ear earpiece or hearing protection is. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Kontrolleinheit zusätzlich ein Signal aus einer Audiosignalquelle (a) zugeführt wird.Apparatus according to claim 5 or 6, wherein the control unit additionally a signal from an audio signal source (a) supplied becomes. Verfahren zur Reduzierung von Fremdschall in einem Kopfhörer, einem In-Ear Hörer oder einem Gehörschutz mit mindestens einem Schallwandler (3), mit den Schritten: Empfangen eines Nutzsignals (u), Abgeben eines Nutzschalls (7), der bei der Überlagerung mit vorhandenem Fremdschall zur Reduzierung des Fremdschalls führt, und gleichzeitiges Abgeben eines ersten Signals durch den Schallwandler, wobei das erste Signal die Wirkung des an dem Schallwandler eintreffenden Fremdschalls (6) in Überlagerung mit der Wirkung des an dem Schallwandler (3) angelegten Nutzsignals (u) abbildet, wobei das erste Signal zur Erzeugung des Nutzsignals (u) verarbeitet wird, Empfangen des Nutzsignals, Nachbilden des Verhaltens des Schallwandlers bei Betrieb ohne Fremdschall und Ausgeben eines zweiten Signals (iuM) durch einen ersten Filter (FuiM), Subtrahieren des zweiten Signals (iuM) von dem ersten Signal (i), so dass das Differenzsignal den Fremdschall (6) abbildet, der am Schallwandler (3) eintritt, und Empfangen des Differenzsignals und Erzeugen des Nutzsignals (u), welches dem Schallwandler (3) zur Erzeugung von Gegenschall zugeführt wird.Method for reducing extraneous sound in a headphone, in-ear earpiece or hearing protector with at least one sound transducer ( 3 ), with the steps: receiving a useful signal (u), outputting a useful sound ( 7 ), which leads to the reduction of the external noise when superimposed with existing external sound, and at the same time outputting a first signal by the sound transducer, wherein the first signal is the effect of the sound arriving at the sound transducer ( 6 ) in superposition with the effect of the sound transducer ( 3 ) is applied, the first signal for generating the useful signal (u) is processed, receiving the useful signal, emulating the behavior of the transducer during operation without extraneous sound and outputting a second signal (i uM ) by a first filter (FuiM ), Subtracting the second signal (i uM ) from the first signal (i), so that the difference signal is the extraneous sound ( 6 ), which at the sound transducer ( 3 ), and receiving the difference signal and generating the useful signal (u) which the sound transducer ( 3 ) is supplied to generate counter-sound.
DE102008050425A 2008-10-08 2008-10-08 Device for active reduction of external noise Withdrawn DE102008050425A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008050425A DE102008050425A1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Device for active reduction of external noise
PCT/EP2009/062880 WO2010040705A1 (en) 2008-10-08 2009-10-05 Device for the active reduction of foreign noise

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008050425A DE102008050425A1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Device for active reduction of external noise

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008050425A1 true DE102008050425A1 (en) 2010-04-15

Family

ID=41650004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008050425A Withdrawn DE102008050425A1 (en) 2008-10-08 2008-10-08 Device for active reduction of external noise

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008050425A1 (en)
WO (1) WO2010040705A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019233790A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Zf Friedrichshafen Ag Evaluating device, sound transducer, vehicle, method and computer program product for damping disturbing components in noises outside of the vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5862234A (en) 1992-11-11 1999-01-19 Todter; Chris Active noise cancellation system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4303921A1 (en) * 1993-02-10 1994-08-11 Bayerische Motoren Werke Ag Method for measuring a differential sound by subtracting a sound just emitted via a loudspeaker from a total sound
DE102007013719B4 (en) * 2007-03-19 2015-10-29 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg receiver

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5862234A (en) 1992-11-11 1999-01-19 Todter; Chris Active noise cancellation system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. M. Kuo and D. R. Morgan in Active Noise Control Systems Algorithms and DSP Implementations. Wiley-Interscience Publication, New York, 1996

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019233790A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Zf Friedrichshafen Ag Evaluating device, sound transducer, vehicle, method and computer program product for damping disturbing components in noises outside of the vehicle
DE102018209043A1 (en) * 2018-06-07 2019-12-12 Zf Friedrichshafen Ag Evaluation device, sound transducer, vehicle, method and computer program product for damping noise components in noise outside the vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010040705A1 (en) 2010-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1858003B1 (en) Measuring device for a hearing aid and corresponding measuring method
DE102013022403B3 (en) Sensor system for acoustic measurement of the properties of a transmission path of a measurement system between loudspeaker and microphone
EP1143416B1 (en) Time domain noise reduction
EP3454572B1 (en) Method for detection of a defect in a listening instrument
DE102011087984A1 (en) Hearing apparatus with speaker activity recognition and method for operating a hearing apparatus
DE102017215823B3 (en) Method for operating a hearing aid
DE102006047965A1 (en) Method for the reduction of occlusion effects with acoustic device locking an auditory passage, involves using signal from transmission path of audio signal, and transmission function is observed by output of output converter
EP1648197B2 (en) Method and device for reducing the feedback in acoustic systems
DE102016225205A1 (en) Method for determining a direction of a useful signal source
DE102009012166A1 (en) Hearing apparatus and method for reducing a noise for a hearing device
EP2545717A1 (en) Reverberation reduction for signals in a binaural hearing apparatus
EP2981099B1 (en) Method and device for suppressing feedback
EP3490270A1 (en) Method for operating a hearing aid
WO2000068703A2 (en) Method for localising direction and localisation arrangement
DE102020207579A1 (en) Method for direction-dependent noise suppression for a hearing system which comprises a hearing device
DE102011006129A1 (en) Hearing device with feedback suppression device and method for operating the hearing device
DE102013201043B4 (en) Method and device for determining an amplification factor of a hearing aid
DE102008046040A1 (en) Method for operating a hearing device with directivity and associated hearing device
DE102019123971B4 (en) ACTIVE NOISE COMPENSATION SYSTEM AND METHOD
DE102007008739A1 (en) Hearing device with noise separation and corresponding method
DE3025391C2 (en)
DE102008050425A1 (en) Device for active reduction of external noise
EP3697107B1 (en) Method for operating a hearing device and hearing device
DE102013205790B4 (en) Method for estimating a wanted signal and hearing device
DE102012203253B3 (en) Amplification of a speech signal depending on the input level

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination