DE10137395C1 - Noise interference suppression method in hearing aid, involves performing non-linear modification of instant amplitude signal to obtain modified signal for linking with instant phase signal to output voice signal - Google Patents
Noise interference suppression method in hearing aid, involves performing non-linear modification of instant amplitude signal to obtain modified signal for linking with instant phase signal to output voice signalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Störschall.The invention relates to a method for suppressing noise.
Die Entwicklung von Hörgeräten ist in den letzten Jahren so weit perfektioniert worden, dass technische Probleme nahezu ausgeschlossen beziehungsweise un bedeutend sind. Nach wie vor drängend ist jedoch das Problem, die Signale bei der Verstärkung so zu bearbeiten, dass die Nutzsignale möglichst verlustfrei übertragen werden und die Störsignale so weit als möglich unterdrückt werden.The development of hearing aids has been perfected so far in recent years that technical problems are almost impossible or un are significant. However, the problem that the signals with is still pressing to process the amplification so that the useful signals are as loss-free as possible are transmitted and the interference signals are suppressed as far as possible.
Aber auch bei anderen Anwendungen, wie etwa im Bereich der Nachrichtenüber tragung über Telefonleitungen oder per Funk ist die Unterdrückung von Stör schall ein wichtiges Thema.But also in other applications, such as in the area of news Transmission over telephone lines or by radio is the suppression of interference sound an important topic.
Ein einfacher Ansatz besteht darin, durch Anwendung von Hochpassfiltern, Tief passfiltern oder Bandpassfiltern bestimmte Frequenzbereiche abzuschwächen, in denen ein hoher Anteil an Störsignalen vermutet wird. Aufgrund der Vielfältigkeit möglicher Störsignale haben solche Verfahren jedoch nur einen begrenzten Nut zen und darüber hinaus wird auch das Nutzsignal, das üblicherweise ein Sprach signal ist, verzerrt und gestört.A simple approach is to use low pass filters, low pass filters or bandpass filters to attenuate certain frequency ranges, in which is suspected to have a high proportion of interference signals. Because of the diversity possible interference signals, however, such methods have only a limited groove zen and also the useful signal, which is usually a voice signal is distorted and disturbed.
Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass es sich bei der Sprache um ein äußerst komplexes Signal handelt. Es sind verschiedene Modelle der Spracher zeugung bekannt, wie etwa in J. L. FLANAGAN: "Speech Analysis, Synthesis and Perception" 2. ed, Springer Verlag, New York 1972. Darin wird ein Grundsignal definiert, das entweder aus einer Reihe von Impulsen besteht, wie dies etwa bei Vokalen der Fall ist oder aus Rauschen beispielsweise bei Konsonanten, wie etwa "S" oder "SCH". Die Impulsreihe definiert die Tonhöhe und ist oft als F0 (Null- Formant) bezeichnet. Ein solches Signal hat zumeist zahlreiche harmonische Komponenten bis zu sehr hohen Frequenzen. Durch das Atmen entsteht zusätz lich ein Rauschen. Bei der Artikulation werden die so, erzeugten Signale weiter gefiltert. Dadurch ändert sich die spektrale Form und es entsteht die Sprache. Daraus abgeleitet ist versucht worden, Störschallunterdrückungssysteme zu ent wickeln, die auf einer spektralen Analyse beruhen. Da sich jedoch die Sprache ständig ändert, das heißt Amplitude, Frequenz und Spektren nicht konstant sind, sind solchen Verfahren Grenzen gesetzt. Zusätzliche Schwierigkeiten entstehen beispielsweise durch Koartikulationen, die einen Übergang von einem zu einem anderen Phonem darstellen. Im Gegensatz dazu sind Störungen üblicherweise relativ einfachere Signale, was im Übrigen auch für Musik zutrifft.Another difficulty is that the language is a extremely complex signal. There are different models of the language generation is known, such as in J.L. FLANAGAN: "Speech Analysis, Synthesis and Perception "2nd ed, Springer Verlag, New York 1972. It contains a basic signal defined, which either consists of a series of pulses, such as in Vowels is the case or from noise for example in consonants such as "S" or "SCH". The pulse series defines the pitch and is often referred to as F0 (zero Formant). Such a signal usually has numerous harmonics Components up to very high frequencies. Breathing creates additional a noise. During the articulation, the signals generated in this way continue filtered. This changes the spectral form and the language arises. An attempt has been made to derive interference noise suppression systems from this winding based on spectral analysis. However, since the language constantly changing, i.e. amplitude, frequency and spectra are not constant, there are limits to such procedures. Additional difficulties arise for example, by co-articulating a transition from one to one represent another phoneme. In contrast, disturbances are common relatively simpler signals, which also applies to music.
Eine grundlegende Darstellung, die auch in heutiger Zeit noch zutreffend ist, ist in J. S. LIM, A. V. OPPENHEIM: "Enhancement and Bandwith compression of noisy speech" Proceedings of IEEE Vol. 67, Nr. 12, Dezember 1979 gegeben. Weiters haben in jüngster Zeit Verfahren wie "Beam Forming" und "Blind Source Separation" an Bedeutung gewonnen. Bei solchen Verfahren wird jedoch stets mehr als ein Mikrophon benötigt. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch Verfahren, die auch auf ein aus einem einzigen Mikrophon gewonnenes Signal anwendbar sind.A basic presentation that is still applicable today in J.S. LIM, A.V. OPPENHEIM: "Enhancement and Bandwith compression of noisy speech "Proceedings of IEEE Vol. 67, No. 12, December 1979. Furthermore have recently adopted processes such as beam forming and blind source Separation "gained in importance more than one microphone needed. However, the present invention relates Procedures that also rely on a signal obtained from a single microphone are applicable.
In der Praxis werden häufig sogenannte "Noise Gates" verwendet, die im Grunde genommen einen oder mehrere parallel geschaltete Expander darstellen. Dabei wird das Eingangssignal verstärkt und parallel mehreren Filtern zugeführt und dadurch in mehrere Frequenzbänder unterteilt. In jedem Kanal wird danach die Amplitude festgestellt, indem der Absolutwert mit einem Tiefpassfilter gefiltert wird, um die durchschnittliche Energie oder Amplitude des Signals zu gewinnen. Danach folgt eine nichtlineare Transformation, die bei digitaler Signalbearbeitung auch mit einer sogenannten "Look up Table", aber auch anders, beispielsweise durch eine geschlossen angegebene Funktion realisierbar ist. Der so gewonnene Wert wird dazu verwendet, das Signal des jeweiligen Kanals zu verstärken bezie hungsweise abzuschwächen, das heißt, dass im einfachsten Fall eine Multiplika tion stattfindet. Die auf diese Weise gewonnenen Signale jedes Kanals werden addiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Eine Expansion des Signals kann auf diese Weise leicht durchgeführt werden, indem dann wenn die Energie, das heißt die Amplitude des Signals, gering ist, das Signal reduziert wird, wogegen bei größerer Amplitude eine Verstärkung vorgenommen wird. In jedem Fre quenzbereich werden daher Störungen geringer Amplitude unterdrückt. Solche Systeme funktionieren jedoch nur bei relativ konstanter Störung. Ein weiteres Problem besteht darin, dass auch leise Sprachsignale unterdrückt werden. Ferner werden in Sprechpausen Artefakte generiert, die manchmal sehr störend sind. Insgesamt kann man sagen, dass solche Systeme keine befriedigende Lösung zur Unterdrückung von Störschall bieten können.In practice, so-called "noise gates" are often used, which are basically taken one or more expanders connected in parallel. there the input signal is amplified and fed in parallel to several filters and thereby divided into several frequency bands. Then in each channel Amplitude determined by filtering the absolute value with a low pass filter to gain the average energy or amplitude of the signal. This is followed by a nonlinear transformation, which occurs with digital signal processing also with a so-called "look up table", but also different, for example can be realized by a closed function. The so won Value is used to amplify or signal the respective channel to weaken, that is, in the simplest case, a multiplication tion takes place. The signals obtained in this way are each channel added to produce an output signal. The signal can expand this way can be easily done by then when the energy that is called the amplitude of the signal, is small, the signal is reduced, whereas amplification is carried out with a larger amplitude. Every Friday In the frequency range, interference of low amplitude is therefore suppressed. Such However, systems only work when the disturbance is relatively constant. Another one The problem is that even quiet speech signals are suppressed. Further artifacts are generated during pauses in speech, which are sometimes very annoying. Overall, one can say that such systems are not a satisfactory solution can offer to suppress noise.
Aus der EP 542 710 A (RIBIC) ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalen
bekannt, bei dem aus einem Eingangssignal ein analytisches Signal gewonnen
wird. Als analytisches Signal wird ein komplexes Signal bezeichnet, dessen ima
ginäre Komponente die Hilbert-Transformierte der reellen Komponente darstellt.
Die mathematischen Grundlagen davon sind beispielsweise in R. B. RANDALL:
"Frequency Analysis" BRÜL & KJAER, 1987 ausführlich beschrieben. In der ge
nannten Offenlegungsschrift sind verschiedene Möglichkeiten und Schaltungen zu
Gewinnung der Hilbert-Signale beschrieben. Durch die derzeitigen Möglichkeiten
der digitalen Signalverarbeitung ist es in relativ einfacher Weise möglich einen
Hilbert-Transformator zu realisieren, um das reelle und das imaginäre Signal zu
gewinnen. Es wird dazu beispielsweise auf S. L. HAHN: "Hilbert Transforms in
Signal Processing" Artech House, 1996 verwiesen. Ausgehend von dem analyti
schen Signal bestehend aus den beiden Hilbert-Signalen, beziehungsweise dem
Realteil und dem Imaginärteil, kann ein sogenanntes Instant-Amplitudensignal
nach folgender Formel (1) berechnet werden:
EP 542 710 A (RIBIC) discloses a method for processing signals in which an analytical signal is obtained from an input signal. An analytical signal is a complex signal whose imaginary component represents the Hilbert transform of the real component. The mathematical foundations of this are described in detail, for example, in RB RANDALL: "Frequency Analysis" BRÜL & KJAER, 1987. Various options and circuits for obtaining the Hilbert signals are described in the published patent application. Due to the current possibilities of digital signal processing, it is possible to implement a Hilbert transformer in a relatively simple manner in order to obtain the real and the imaginary signal. For example, reference is made to SL HAHN: "Hilbert Transforms in Signal Processing" Artech House, 1996. Starting from the analytical signal consisting of the two Hilbert signals, or the real part and the imaginary part, a so-called instant amplitude signal can be calculated using the following formula (1):
IA = (Re2 + Im2)½ (1)
IA = (Re 2 + Im 2 ) ½ (1)
wobei Re den Realteil des analytischen Signals und Im den Imaginärteil des analytischen Signals bezeichnet.where Re is the real part of the analytical signal and Im the imaginary part of the called analytical signal.
Das Instant-Amplitudensignal stellt einen Wert dar, der die momentane Magni
tude repräsentiert. Die Magnitude ist die Vektorlänge für komplexe Signale, die
Amplitude des Eingangsignals ist in der Zeitdomäne der Momentanwert des Real
teils des analytischen Signals. Gemäß der folgenden Formel (2) wird in analoger
Weise ein Instant-Phasensignal berechnet:
The instant amplitude signal represents a value that represents the current magnetism. The magnitude is the vector length for complex signals, the amplitude of the input signal in the time domain is the instantaneous value of the real part of the analytical signal. An instant phase signal is calculated in an analogous manner according to the following formula (2):
IFI = arctan(Im/Re) (2)
IFI = arctan (Im / Re) (2)
wobei IFI einen Wert darstellt, der als momentane Phase des Signals angesehen werden kann.where IFI represents a value considered the current phase of the signal can be.
Aus der oben genannten EP 542 711 A ist ein Verfahren bekannt, mit dem Audio signale bearbeitet werden können, um die Funktion von Hörgeräten zu verbes sern. Dabei wird aus einem Eingangssignal ein analytisches Signal erzeugt, aus dem ein Instant-Amplitudensignal berechnet wird. Dieses Instant-Amplitudensig nal wird als Stellgröße verwendet, um das Eingangssignal oder eines der Hilbert- Signale passend zu verstärken, so dass eine Signalkompression erreicht wird. Es wird also das Instant-Amplitudensignal nur dazu verwendet, das Eingangssignal entsprechend zu bearbeiten. Da jedoch die Verzögerung des Instant-Amplituden signals und des damit gesteuerten Signals nicht übereinstimmen, kann eine voll ständig befriedigende Lösung nicht erreicht werden.From the above-mentioned EP 542 711 A a method is known with which audio signals can be processed to improve the function of hearing aids fibers. An analytical signal is generated from an input signal which an instant amplitude signal is calculated. This instant amplitude signal nal is used as a manipulated variable to determine the input signal or one of the Hilbert To amplify signals appropriately so that signal compression is achieved. It So the instant amplitude signal is only used for the input signal edit accordingly. However, since the delay of the instant amplitudes signals and the signal controlled with them do not match, a full constantly satisfactory solution cannot be achieved.
Auch die US 4,495,443 A (ORBAN) und die US 6,205,225 B (ORBAN) zeigen Verfahren, die durch eine Hilbert-Transformation zunächst ein analytisches Signal erzeugen. In den obigen Schaltungen werden die Hilbert-Signale jedoch vor der weiteren Verarbeitung gefiltert, so dass ein echtes Instant-Amplitudensignal nicht erhalten werden kann. Mit solchen Verfahren können Signalspitzen be grenzt werden, es ist jedoch nicht möglich, Störschall insgesamt wirksam zu un terdrücken.US 4,495,443 A (ORBAN) and US 6,205,225 B (ORBAN) also show Processes that use an Hilbert transformation to initially generate an analytical signal produce. In the circuits above, however, the Hilbert signals are before filtered further processing so that a real instant amplitude signal cannot be obtained. With such methods, signal peaks can be be limited, but it is not possible to effectively reduce noise overall push down.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art anzugeben, bei dem Störschall wirksam unterdrückt werden kann. Insbeson dere soll ein solches Verfahren eine leichte Einstellbarkeit und Anpassung an verschiedenste Umgebungsbedingungen ermöglichen, wobei im Fall von Hörge räten auch der spezifische Hörverlust der jeweiligen Person zu berücksichtigen ist.The object of the present invention is a method of the above Specify the type in which noise can be effectively suppressed. Insbeson Such a method should be easy to adjust and adapt enable a wide variety of environmental conditions, in the case of Hörge advise also to consider the specific hearing loss of each person is.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schritte des Patentanspruches 1 aus geführt werden. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass das Instant- Amplitudensignal nicht wie beim Stand der Technik lediglich zur Steuerung oder Bearbeitung des Eingangssignals verwendet wird, sondern dass das Amplituden signal selbst modifiziert wird und mit einem Instant-Phasensignal zu einem Aus gangssignal zusammengesetzt wird. Wesentlich ist weiters, dass die zusammen gesetzten Signale die gleiche Verzögerung aufweisen, so dass Verzerrungen mi nimiert werden können.According to the invention it is provided that the steps of claim 1 be performed. It is essential to the present invention that the instant Amplitude signal not only for control or as in the prior art Processing of the input signal is used, but that the amplitudes signal itself is modified and with an instant phase signal to an off output signal is composed. It is also essential that the together set signals have the same delay, so that distortions mi can be minimized.
Die erfindungsgemäße Lösung bringt besondere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, wenn das analytische Signal durch zwei Allpassfilter erzeugt wird. Bei der bekannten Lösung entstehen in diesem Fall Phasenverzerrungen, die nicht korrekte Ergebnisse bringen. Auch für die Systemintegration, bei der meh rere Methoden in eine Schaltung bzw. einen Algorithmus integriert werden, ist die erfindungsgemäße Synthese vorteilhaft.The solution according to the invention has particular advantages over the prior art the technique when the analytical signal is generated by two all-pass filters. In the known solution, phase distortions occur in this case, which bring incorrect results. Also for system integration, where meh rere methods are integrated into a circuit or an algorithm the synthesis of the invention advantageous.
Das Ausgangssignal Sout wird dabei nach folgender Formel (3) berechnet:
The output signal S out is calculated using the following formula (3):
Sout = IAmod.cos(IFI) (3)
S out = IA mod .cos (IFI) (3)
mit IAmod als modifiziertem Instant-Amplitudensignal und IFI als Instant-Phasen signal.with IA mod as a modified instant amplitude signal and IFI as an instant phase signal.
Grundsätzlich kann mit dem obigen Verfahren sowohl eine Kompression als auch eine Expansion erreicht werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn zumindest im unteren Pegelbereich die nichtlineare Veränderung des Instant-Amplitudensignals als Expansion ausgebildet ist, das heißt, dass kleine Pegel unterproportional ver stärkt oder abgeschwächt werden. Auf diese Weise ist es möglich, leise Störun gen in Sprechpausen wirksam zu unterdrücken. Der wesentliche Vorteil des er findungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein sofortiges Ansprechverhal ten erreicht wird, im Vergleich zu herkömmlichen Regelungen, die stets eine ge wisse Einschwing- und Ausschwingzeit benötigen. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar.Basically, with the above method, both compression and an expansion can be achieved. However, it is preferred if at least in lower level range the non-linear change of the instant amplitude signal is designed as an expansion, which means that small levels disproportionately low be strengthened or weakened. In this way it is possible to quietly disrupt effective suppression of pauses in speech. The main advantage of the The inventive method is that an immediate response is achieved compared to conventional regulations, which always have a know settling and settling time. This represents an essential one Advantage of the invention.
Es ist klar, dass mit einer fix eingestellten Modifikation des Instant-Amplituden signals eine optimale Anpassung nur an vorbestimmte Umgebungsbedingungen möglich ist. Eine adaptive Regelung, die eine Anpassung an verschiedenartige Umweltzustände ermöglicht, kann gemäß Anspruch 3 erreicht werden. Dies be deutet, dass das Eingangssignal analysiert wird und aufgrund dieser Analyse die Art der Modifikation des Instant-Amplitudensignals verändert wird. Die Bewer tung wird dabei beispielsweise in der Weise erfolgen, dass zunächst herausge funden wird, ob ein Sprachsignal vorliegt oder nicht und welcher Art ein mögli ches Störsignal ist. In Abhängigkeit von dieser Analyse wird die Modifikation des Instant-Amplitudensignals durchgeführt, wobei beispielsweise bei Abwesenheit eines Sprachsignals generell eine Abschwächung durchgeführt wird, wogegen bei Anwesenheit eines Sprachsignals nach Art der vorliegenden Störung eine ent sprechende Bearbeitung vorgesehen wird.It is clear that with a fixed modification of the instant amplitudes signals an optimal adaptation only to predetermined environmental conditions is possible. An adaptive scheme that allows adaptation to different types Enabling environmental conditions can be achieved according to claim 3. This be indicates that the input signal is being analyzed and based on this analysis the Type of modification of the instant amplitude signal is changed. The judge tion will be done, for example, in such a way that first out is found whether there is a voice signal or not and what kind of a possible ch interference signal. Depending on this analysis, the modification of the Instant amplitude signal carried out, for example, in the absence attenuation of a speech signal is generally carried out, whereas at Presence of a voice signal according to the type of disturbance involved speaking editing is provided.
Eine besonders schnelle und zuverlässige Bewertung kann gemäß Anspruch 4 erreicht werden. Die Grundidee dabei ist, dass die Sprache als Nutzsignal be stimmte harmonische Strukturen aufweist, die zur Unterscheidung zwischen Sprachsignalen und Störsignalen dienen können. dabei wurde festgestellt, dass Sprachsignale eine relativ hohe Korrelation des erfindungsgemäß gebildeten In stant-Amplitudensignals zum Instant-Frequenzsignal haben. Daraus kann eine Bewertungsfunktion abgeleitet werden, die einen Bewertungsindex ausgibt, der eine Aussage über das Vorliegen von Nutzsignalen (Sprache und Störsignalen) ermöglicht. Im einfachsten Fall kann der Bewertungsindex lediglich zwei Werte wie etwa 0 und 1 angeben, die für Störsignal beziehungsweise Sprachsignal ste hen. In verfeinerten Ausführungen ist es möglich, mehrere Ausgabewerte den Bewertungsindex vorzusehen oder einen kontinuierlichen Wertebereich bei spielsweise zwischen 0 und 1 zu definieren, wobei der Wert des Bewertungsindex die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens von Sprachsignalen beziehungsweise Stör signalen angibt oder bei vermischten Signalen ein Maß für den Anteil der jeweili gen Signalkomponenten darstellt. Die zeitliche Ableitung des Phasensignals IFI ist exakt ein Kreisfrequenzsignal IW, das nach Division durch 2π das eigentliche Frequenzsignal IFR ergibt.A particularly quick and reliable assessment can be carried out according to claim 4 can be achieved. The basic idea here is that language be a useful signal has harmonious structures that distinguish between Voice signals and interference signals can serve. it was found that Speech signals have a relatively high correlation of the In formed according to the invention have stant amplitude signal to the instant frequency signal. One can Evaluation function can be derived, which outputs a rating index, the a statement about the presence of useful signals (speech and interference signals) allows. In the simplest case, the valuation index can only have two values such as 0 and 1, which represent noise and speech, respectively hen. In more refined versions, it is possible to have multiple output values Provide rating index or a continuous range of values for example to define between 0 and 1, the value of the rating index the probability of the presence of speech signals or interference signals or, in the case of mixed signals, a measure of the proportion of the respective gene signal components. The time derivative of the phase signal IFI is exactly an angular frequency signal IW, which after division by 2π is the actual one Frequency signal IFR results.
Eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens ergibt sich gemäß An spruch 5. Aufgrund der hohen Korrelation von IA und IW bei Sprachsignalen wird sich das Verhältnis IA/IW bei solchen Signalen in einem relativ engen Bereich bewegen. Ist das Verhältnis wesentlich kleiner oder wesentlich größer, so kann daraus geschlossen, dass ein Störsignal dominiert. Der Bewertungsindex n kann analytisch beispielsweise nach einer Formel n = exp(-(k - IA/IW)2) berechnet werden, mit einem empirisch bestimmten Proportionalitätsfaktor k, wobei n = 1 exakte Proportionalität, also Sprachsignal, bedeutet und n << 1 kein Sprachsig nal.A particularly simple implementation of the method results according to claim 5. Because of the high correlation of IA and IW with speech signals, the ratio IA / IW with such signals will be in a relatively narrow range. If the ratio is significantly smaller or significantly larger, it can be concluded that an interference signal dominates. The evaluation index n can be calculated analytically, for example according to a formula n = exp (- (k - IA / IW) 2 ), with an empirically determined proportionality factor k, where n = 1 means exact proportionality, i.e. speech signal, and n << 1 means none Speech nal.
Durch die nichtlinearen Modifikationen des Instant-Amplitudensignals und des Instant-Frequenzsignals kann eine schärfere Unterscheidung gewonnen werden.Due to the non-linear modifications of the instant amplitude signal and the Instant frequency signal can be obtained a sharper distinction.
Eine weitere Schärfung der Unterscheidung kann dadurch gewonnen werden, dass die Schritte gemäß Anspruch 6 durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass nicht nur das Verhältnis von IA zu IW sondern auch das Verhältnis der zeitlichen Ableitungen dieser Signale berücksichtigt wird, da bei Sprachsignalen auch die Ableitungen miteinander korreliert sind. Der Bewertungsindex wird dann einen großen Wert aufweisen, wenn sowohl die Korrelation der Signale selbst als auch die Korrelation ihrer Ableitungen gegeben ist. Zu diesem Zweck werden die ent sprechenden Teilbewertungsindizes additiv verknüpft. Es ist dabei möglich, die eine oder die andere Teilbewertungsfunktion bei der Summenbildung stärker zu gewichten, wobei die entsprechenden Gewichte gemäß den jeweilig herrschenden Umständen durch Versuche leicht ermittelbar sind. Generell ist es vorteilhaft, die differenzierten Signale stärker zu gewichten, indem beispielsweise der erste Teil bewertungsindex mit w und der zweite Teilbewertungsindex mit (1 - w) multipli ziert wird, wobei w beispielsweise zwischen 0,2 und 0,4 betragen kann. A further sharpening of the distinction can be gained by that the steps are carried out according to claim 6. This means that not only the ratio of IA to IW but also the ratio of the temporal Derivatives of these signals are taken into account, since speech signals also include Derivatives are correlated with each other. The rating index will then become one have great value if both the correlation of the signals themselves and the correlation of their derivatives is given. For this purpose, the ent speaking sub-rating indices additively linked. It is possible that one or the other partial valuation function in the formation of totals weights, the corresponding weights according to the prevailing Circumstances can easily be determined by experiment. Generally, it is beneficial to to weight differentiated signals more strongly, for example by the first part rating index with w and the second partial rating index with (1 - w) multipli is decorated, where w can be, for example, between 0.2 and 0.4.
Das Verfahren nach Anspruch 6 kann im Sinne einer bevorzugten Ausführung weitergebildet werden, wie dies in den Ansprüchen 7 und 8 definiert ist.The method according to claim 6 can be in the sense of a preferred embodiment be trained as defined in claims 7 and 8.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist gemäß Patent anspruch 10 gegeben. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass ein Kennfeld, in dem die Wahrscheinlichkeitsdichte des Auftretens bestimmter Kom binationen von Instant-Amplitudensignal und Instant-Frequenzsignal dargestellt ist, für Sprache im Gegensatz zu sonstigen Signalen eine charakteristische Form aufweist. Zunächst zerfällt das Kennfeld grundsätzlich in einen Bereich positiver Werte der Instant-Frequenz und in einen Bereich negativer Instant-Frequenz. Für die Beurteilung ist nur der erste Bereich relevant. Überrachenderweise hat sich herausgestellt, dass bei Sprachsignalen in dem positiven Bereich zwei lokale Ma xima vorliegen, von denen eines gleichzeitig das absolute Maximum ist. Die Wahrscheinlichkeitsdichte weist somit eine zweihöckerige Struktur auf. Interes santerweise ist diese Struktur weitgehend unabhängig von der gesprochenen Sprache und der sprechenden Person. Aufgrund dieser Erkenntnis kann aus dem Kennfeld auf das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen von Sprache geschlossen wer den.A particularly preferred embodiment of the invention is according to the patent claim 10 given. It has surprisingly been found that a Map in which the probability density of the occurrence of certain com combinations of instant amplitude signal and instant frequency signal is a characteristic form for speech as opposed to other signals having. First of all, the map basically breaks down into a more positive area Values of the instant frequency and in a range of negative instant frequency. For the assessment is only relevant to the first area. Surprisingly, has emphasized that two local Ma xima are present, one of which is also the absolute maximum. The Probability density thus has a bumpy structure. interes gently, this structure is largely independent of the spoken one Language and the speaking person. Based on this knowledge, the Map on the presence or absence of language concluded the.
Zur Erhöhung der Trennschärfe ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 12 das Eingangssignal amplitudenmäßig zunächst normalisiert wird. Dies erfolgt in be kannter Weise mit einem AVC-Glied mit relativ langer Zeitkonstante, was be wirkt, dass der Durchschnittspegel der Amplitude im Mittel im Wesentlichen kon stant ist. Dieser Vorgang wird auch als langsame Kompression bezeichnet. In sprachlicher Hinsicht werden dabei die Vokale eher unterdrückt, während die Konsonanten verstärkt werden.To increase the selectivity, it is advantageous if, according to claim 12 Input signal is initially normalized in terms of amplitude. This is done in be known manner with an AVC element with a relatively long time constant, which be has the effect that the average level of the amplitude is essentially con is constant. This process is also known as slow compression. In linguistically the vowels are suppressed, while the Consonants are amplified.
In kurzfristiger Hinsicht jedoch liegt eine Proportionalität zwischen der Instant- Amplitude und der Instant-Frequenz vor, wie dies oben beschrieben ist. Der Pro portionalitätsfaktor ist jedoch im Zeitablauf veränderlich.In the short term, however, there is a proportionality between the instant Amplitude and instant frequency as described above. The pro however, the proportionality factor changes over time.
Eine besonders günstige Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 14 gegeben. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, relativ stati sche, schmalbandige Störungen wirksam zu unterdrücken. Im Prinzip könnte an Stelle der Verzögerung von IA und IFI auch das Originalsignal direkt verzögert werden. Dabei ergeben sich jedoch die oben beschriebenen Nachteile, insbeson dere bei Verwendung von Allpassfiltern zur Erzeugung des analytischen Signals. Außerdem sind Hilberttransformatoren sind nie perfekt, weil sie nicht kausal sind. Bei einem theoretisch perfekten Transformator wäre die notwendige Verzögerung unendlich lang, was in der Praxis unbrauchbar ist. Daher ist es angezeigt, die Verzögerung im Bereich der komplexen Amplitude und Frequenz durchzuführen. Dann sind die Fehler der Hilberttransformation für beide Signale gleich, und kompensieren sich im Wesentlichen. A particularly favorable embodiment of the method according to the invention is shown in Claim 14 given. In this way it is possible, in particular, relatively stati effective suppression of narrow-band interference. In principle, could Instead of delaying the IA and IFI, the original signal is also delayed directly become. However, there are the disadvantages described above, in particular the use of all-pass filters to generate the analytical signal. In addition, Hilbert transformers are never perfect because they are not causal. With a theoretically perfect transformer, the necessary delay would be infinitely long, which is unusable in practice. Therefore, it is appropriate that Delay in the range of complex amplitude and frequency. Then the Hilbert transform errors are the same for both signals, and essentially compensate each other.
Dieses Verfahren ist besonders gut geeignet, ein relativ konstantes Störsignal
auszufiltern. Vorzugsweise erfolgt diese Filterung durch ein Verfahren nach An
spruch 15. dabei wird folgende Formel (4) verwendet:
This method is particularly well suited to filtering out a relatively constant interference signal. This filtering is preferably carried out by a method according to claim 15. The following formula (4) is used:
Sout = Sdel - n.Sint (4)S out = S del - nS int (4)
Der Faktor n liegt gemäß Anspruch 16 zwischen 0 und 1 und bestimmt das Aus maß, in dem die statische Komponente abgeschwächt wird, um als Ausgangssig nal die dynamische Komponente zu erhalten. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise auch Störungen wirksam ausgefiltert werden können, die wesentlich grö ßer sind als das Nutzsignal selbst. Dazu ist erforderlich, den Faktor n relativ groß zu wählen, das heißt, dass dieser Faktor nahe bei 1 liegt. In dem Fall, dass je doch eine sehr geringe Störung vorliegt, wird auf diese Weise das Nutzsignal selbst in unerwünschter Weise verzerrt. Durch die in Anspruch 16 angegebene Maßnahme kann auf einfache Weise dieses Problem behoben werden, da sich herausgestellt hat, dass das Verhältnis der Signalstärke des integrierten Aus gangssignals zum verzögerten Ausgangsignal ein sehr gutes Maß dafür ist, wie groß eine unerwünschte statische Komponente ist.The factor n is between 0 and 1 and determines the off measure, in which the static component is weakened, as an output signal nal to get the dynamic component. It has been shown that on this In this way, interference can also be filtered out effectively, which is significantly larger ß are larger than the useful signal itself. To do this, the factor n must be relatively large to choose, which means that this factor is close to 1. In the event that ever but if there is very little interference, the useful signal becomes in this way even distorted undesirably. By the specified in claim 16 Measure can be easily resolved as this problem has found that the ratio of the signal strength of the integrated off output signal to the delayed output signal is a very good measure of how large is an undesirable static component.
Eine zusätzliche Verbesserung kann gemäß Anspruch 17 erreicht werden. Je nach Anzahl der Frequenzbänder können dabei verschiedenartige statische Signale selektiert ausgefiltert werden.An additional improvement can be achieved according to claim 17. Depending on The number of frequency bands can be different types of static signals selected are filtered out.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Signalbearbeitung zur Durch führung eines der oben beschriebenen Verfahren.Furthermore, the invention relates to a device for signal processing for through implementation of one of the methods described above.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren darge stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following, the present invention is illustrated by the figures in the figures presented embodiments explained in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 und 2 Blockdiagramme von Schaltungen, die bei der vorliegenden Erfin dung verwendet werden, Fig. 1 and 2 are block diagrams of circuits used in the present dung OF INVENTION,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer einfachen Vorrichtung zur Unterdrückung von Störschall, Fig. 3 is a block diagram of a simple device for suppressing acoustic noise,
Fig. 4a, 4b, 4c Diagramme, die die Expansion von Signalen erläutern, Fig. 4a, 4b, 4c are diagrams explaining the expansion of signals,
Fig. 5, 6 und 7 Blockdiagramme von weiteren Vorrichtungen zur Unterdrückung von Störschall, Fig. 5, 6 and 7 are block diagrams of further devices for suppressing acoustic noise,
Fig. 8 verschiedene Diagramme, die die Wirksamkeit der Unterdrückung von Störschall zeigen, 8 shows various diagrams., Which show the effectiveness of suppression of background noise,
Fig. 9 und 10 weitere Blockdiagramme von Vorrichtungen zur Unterdrückung von Störschall, FIGS. 9 and 10 further block diagrams of devices for suppressing acoustic noise,
Fig. 11 und 12 Blockdiagramme von Schaltungen zum Erkennen von Sprachsig nalen, FIGS. 11 and 12 are block diagrams of circuits for detecting dimensional Sprachsig,
Fig. 13 und 14 Diagramme, die die Wirkung von Schaltungen zur Erkennung von Sprachsignalen erläutern, Fig. 13 and 14 are diagrams explaining the effect of circuits for detecting voice signals,
Fig. 15 ein dreidimensionales Diagramm in axonometrischer Darstellung, das ein Kennfeld der Wahrscheinlichkeitsdichte von Instant-Ampitude und Instant-Fre quenz für Sprache darstellt, Fig. 15 is a three-dimensional diagram in axonometric view, showing a map of the probability density of instant Ampitude and instant fre quency for speech,
Fig. 16 das Kennfeld von Fig. 15 in einer Schichtliniendarstellung, Fig. 16 shows the map of FIG. 15 in a layer line representation,
Fig. 17 ein Diagramm analog zu Fig. 15 für Störsignale, und FIG. 17 shows a diagram analogous to FIG. 15 for interference signals, and
Fig. 18 das Diagramm von dem Kennfeld in Fig. 17 in einer Schichtliniendarstel lung. Fig. 18 shows the diagram of the map in Fig. 17 in a stratified representation.
In Fig. 1 ist eine allgemeine Schaltung gezeigt, in der aus einem Eingangssignal ein Instant-Amplitudensignal IA, ein Instant-Phasensignal IFI und ein Instant- Kreisfrequenzsignal IW gewonnen wird. In einem ersten Block 1 wird das Ein gangssignal Sin in ein analytisches Signal umgewandelt, das aus einem Realteil Re und einem Imaginärteil Im besteht. Da der Realteil und der Imaginärteil einen konstanten Phasenunterschied von π/2 aufweisen, stellt der Imaginärteil Im die Hilbert-Transformierte des Realteils Re dar. Diese Signale Re und Im werden somit auch als Hilbert-Signale beizeichnet. Möglichkeiten zur Gewinnung des analytischen Signals sind in der EP 542 710 A beschrieben. Im Wesentlichen kann man das Eingangssignal Sin einer Hilbert-Transformation unterziehen, um beispielsweise zum Imaginärteil Im zu kommen. Da die Hilbert-Transformation mit einer Verzögerung verbunden ist, muss das Eingangssignal Sin ebenfalls ver zögert werden, um den Realteil Re zu erhalten. Eine alternative Möglichkeit be steht darin, das Eingangssignal Sin durch zwei unterschiedliche Allpassfilter in zwei Hilbert-Signale umzuwandeln. Eine weitere Möglichkeit zum Erhalten des analytischen Signals besteht darin, durch eine Fourier-Transformation ein kom plexes Spektrum des Eingangssignals Sin zu erhalten, alle Linien um π/2 zu ver schieben und das Signal durch inverse Transformation wieder in die Zeitdomäne zurückzusetzen. Durch die Möglichkeiten der digitalen Signalbearbeitung ist es unproblematisch, ein solches analytisches Signal in geeigneter Weise zu erhalten. In den Blöcken 2 und 3 wird gemäß den obigen Formeln (1) und (2) das Instant- Amplitudensignal IA beziehungsweise das Instant-Phasensignal IFI erhalten. Durch zeitliche Ableitung des Instant-Phasensignals IFI in Block 4 kann das In stant-Kreisfrequenzsignal IW gebildet werden. Es muss festgehalten werden, dass die Signale IA, IFI und IW abgesehen von der Verzögerung durch die Hil bert-Transformation Echtzeitparameter sind, die frei von Mittelungen oder Verzö gerungen sind. Die Instant-Amplitude IA ist stets nichtnegativ, wogegen das In stant-Kreisfrequenzsignal IW nicht notwendigerweise positiv ist. Da das Instant- Phasensignal im Wesentlichen einen Winkel definiert, kann es durch das soge nannte Wraping auf einen Bereich zwischen 0 und 2π oder auf einem Bereich zwischen -π und π eingeschränkt werden.In Fig. 1 is a general circuit is shown in which from an input signal an instant amplitude signal IA, an instant phase signal IFI and an instant angular frequency signal IW is recovered. In a first block 1 , the input signal S is converted into an analytical signal which consists of a real part Re and an imaginary part Im. Since the real part and the imaginary part have a constant phase difference of π / 2, the imaginary part Im represents the Hilbert transform of the real part Re. These signals Re and Im are therefore also referred to as Hilbert signals. Ways of obtaining the analytical signal are described in EP 542 710 A. In essence, can be subjected to the input signal S in a Hilbert transform, for example, to the imaginary to come in. Since the Hilbert transformation is associated with a delay, the input signal S in must also be delayed in order to obtain the real part Re. An alternative possibility is BE is to convert the input signal S in different by two all-pass filters in Hilbert two signals. Another way of obtaining the analytical signal is to obtain a complex spectrum of the input signal S in by a Fourier transformation, to shift all lines by π / 2 and to reset the signal back to the time domain by inverse transformation. Due to the possibilities of digital signal processing, it is unproblematic to receive such an analytical signal in a suitable manner. In blocks 2 and 3 , the instant amplitude signal IA and the instant phase signal IFI are obtained according to the formulas (1) and (2) above. By temporally deriving the instant phase signal IFI in block 4 , the constant angular frequency signal IW can be formed. It must be noted that the signals IA, IFI and IW are, apart from the delay caused by the Hilbert transformation, real-time parameters that are free of averaging or delays. The instant amplitude IA is always non-negative, whereas the instantaneous angular frequency signal IW is not necessarily positive. Since the instant phase signal essentially defines an angle, it can be restricted to a range between 0 and 2π or to a range between -π and π by so-called wraping.
In Fig. 2 sind die einzelnen Bearbeitungsschritte von Fig. 1 in einem einzigen Block 5 zusammengefasst, um die Darstellung in weiterer Folge zu vereinfachen.In FIG. 2, the individual processing steps from FIG. 1 are combined in a single block 5 in order to simplify the presentation in a further sequence.
Störungen geringer Amplitude können in allgemeiner Form durch eine Schaltung gemäß Fig. 3 unterdrückt werden. Dabei wird das Instant-Amplitudensignal IA aus dem Block 5 in einer Look up Table einer nichtlinearen Veränderung unterzo gen, wodurch ein modifiziertes Instant-Amplitudensignal IAmod erzeugt wird. An Stelle einer Look up Table kann auch eine geschlossen angegebene Funktion oder dgl. zur Erzeugung von IAmod verwendet werden. In einer Verknüpfungs schaltung 7 wird das Ausgangssignal Sout aus dem modifizierten Instant-Amplitu densignal IAmod und dem Instant-Phasensignal IFI aus der oben beschriebenen Formel (3) berechnet.Low-amplitude interference can be suppressed in general by a circuit according to FIG. 3. The instant amplitude signal IA from block 5 is subjected to a non-linear change in a look-up table, as a result of which a modified instant amplitude signal IA mod is generated. Instead of a look up table, a closed function or the like can also be used to generate IA mod . In a logic circuit 7 , the output signal S out is calculated from the modified instant amplitude signal IA mod and the instant phase signal IFI from the formula (3) described above.
In Fig. 4a, 4b und 4c sind drei verschiedene Varianten dargestellt, wie das In stant-Amplitudensignal IA durch nichtlineare Transformation zu dem modifizier ten Instant-Amplitudensignal IAmod umgewandelt werden kann.In Fig. 4a, 4b and 4c are three different variants are shown, such as the IA-amplitude signal in stant amplitude signal Instant IA can be converted mod by non-linear transformation to modify th.
In allen drei Diagrammen ist oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts IAlim des Instant-Amplitudensignals IA eine direkte Proportionalität zwischen IAmod und IA gegeben. Unterhalb dieses Grenzwerts IAlim ist IAmod kleiner als es der Proportio nalität entspricht. Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4a ist eine Beziehung zwischen IAmod und IA durch gerade Kurvenabschnitte 101, 102, 103 gegeben, wobei der Kurvenabschnitt 101 die geringste Abschwächung bedeutet, wogegen der Kurvenabschnitt 103 bedeutet, dass IAmod für Werte unterhalb von IAlim auf Null gesetzt ist. Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4b gibt es einen Über gangsbereich unmittelbar unterhalb von IAlim und daran anschließend Kurvenab schnitte 104, 105, 106, die parallel zum proportionalen Bereich 100 sind. Bei der Ausführungsvariante von Fig. 4c setzt sich der proportionale Bereich 100 unter halb von IAlim in Kurven 107, 108 fort, die eine größere Steigung aufweisen. Die Darstellungen in Fig. 4a, 4b, 4c sind schematisch, und es können die dargestell ten Kurven auch auf eine logarithmische Darstellung von IAmod oder IA angewen det werden, um zu einer üblichen dB-Skala zu gelangen. In all three diagrams there is a direct proportionality between IA mod and IA above a predetermined limit value IA lim of the instant amplitude signal IA. Below this limit IA lim , IA mod is smaller than the proportionality. In the embodiment of Fig. 4a is a relationship between IA mod and IA by straight curve sections 101, 102 given, 103, wherein the curved section 101 represents the lowest attenuation, the curve portion while 103 indicates that IA mod for values below IA lim on Is set to zero. In the embodiment of FIG. 4b there is a transition area immediately below IA lim and then sections 104 , 105 , 106 , which are parallel to the proportional area 100 . In the embodiment of Fig. 4c the proportional region 100 is under half of IA lim in curves 107, 108 on, which have a greater incline. The representations in Fig. 4a, 4b, 4c are schematic, and it can be applied to a logarithmic representation of IA mod or IA, in order to arrive at a conventional dB scale.
Fig. 5 zeigt eine erweiterte Ausführungsvariante ausgehend von der Lösung von Fig. 3, wobei die nichtlineare Bearbeitung des Instant-Amplitudensignals IA in Abhängigkeit von einer Bewertung des Eingangssignals Sin in Block 8 verändert wird. Das Ergebnis des Bewertungsblocks 8 wird als Steuersignal der Look up Table 9 zugeführt. das Ausgangssignal Sout wird wie zuvor in dem Block 7 aus IAmod und IFI gebildet. FIG. 5 shows an extended embodiment variant based on the solution from FIG. 3, the non-linear processing of the instant amplitude signal IA being changed as a function of an evaluation of the input signal S in in block 8 . The result of the evaluation block 8 is fed to the look-up table 9 as a control signal. the output signal S out is formed as before in block 7 from IA mod and IFI.
Fig. 6 zeigt eine dreikanalige Lösung, bei der das Eingangssignal Sin durch ein Hochpassfilter 10, ein Bandpassfilter 11 und ein Tiefpassfilter 12 in drei verschie dene Frequenzbänder unterteilt wird, die in getrennten Kanälen weiter bearbeitet werden. Alternativ können auch drei oder mehr Bandpassfilter verwendet wer den, um beliebig viele Kanäle darzustellen.. Mit 13, 14, 15 sind jedem Kanal Signalbearbeitungsschaltungen zugeordnet, die der Ausführungsvariante von Fig. 3 oder von Fig. 5 entsprechen. Verstärker 16, 17, 18 verstärken die Signale jedes Kanals, und in einem Addierglied 19 werden die Signale der einzelnen Ka näle zu einem Ausgangssignal Sout aufaddiert. Die Verbesserung der Schaltung von Fig. 6 gegenüber den zuvor beschriebenen Schaltungen besteht darin, dass anstelle einer breitbandigen und frequenzunabhängigen Regelung eine selektive Regelung in einzelnen Frequenzbereichen erfolgt. Auf diese Weise kann das so genannte Atmen der Regelung unterdrückt werden, das im praktischen Betrieb bisweilen störbar ist. Außerdem ergibt sich bei Hörgeräten eine verbesserte An passungsmöglichkeit an den spezifischen Hörverlust. Fig. 6 shows a three-channel solution, in which the input signal S in by a high-pass filter 10, a bandpass filter 11 and a low pass filter is divided into three various dene frequency bands 12, which are further processed in separate channels. Alternatively, three or more bandpass filters can also be used to represent any number of channels. With 13 , 14 , 15 , each channel is assigned signal processing circuits which correspond to the embodiment variant of FIG. 3 or of FIG. 5. Amplifiers 16 , 17 , 18 amplify the signals of each channel, and in an adder 19 , the signals of the individual channels are added to an output signal S out . The improvement of the circuit of FIG. 6 compared to the circuits described above is that instead of a broadband and frequency-independent control, a selective control takes place in individual frequency ranges. In this way, the so-called breathing of the regulation can be suppressed, which can sometimes be disrupted in practical operation. In addition, there is an improved adaptability to the specific hearing loss in hearing aids.
Die Schaltung von Fig. 7 ist besonders dazu ausgelegt, schmalbandige Störungen
zu unterdrücken. In den Blöcken 20 und 21 wird zunächst das Instant-Amplitu
densignal IA bzw. das Instant-Phasensignal IFI in der Frequenzdomäne einer
zeitlichen Mittelung unterzogen und anschließend integriert. Dies kann bei
digitaler Signalbearbeitung in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass die Signale
IA und IFI im aktuellen Zeitpunkt t und zu den k unmittelbar zurückliegenden
Zeitpunkten t - 1, t - 2 . . . t - k gemittelt werden, um das integrierte Instant-
Amplitudensignal IAint und das integrierte Instant-Phasensignal IFIint zu erhalten.
In dem Block 7a werden diese Signale gemäß der folgenden Formel (3a) zu
einem integrierten Ausgangssignal Sint zusammengesetzt.
The circuit of FIG. 7 is particularly designed to suppress narrowband interference. In blocks 20 and 21 , the instant amplitude signal IA or the instant phase signal IFI is first subjected to averaging over time in the frequency domain and then integrated. In the case of digital signal processing, this can be done in a simple manner by the signals IA and IFI at the current point in time t and at the k points in time t-1, t-2. , , t - k are averaged to obtain the integrated instant amplitude signal IA int and the integrated instant phase signal IFI int . In block 7 a, these signals are combined according to the following formula (3a) to form an integrated output signal S int .
Sint = IAint.cos(IFIint) (3a)S int = IA int .cos (IFI int ) (3a)
Parallel dazu werden das Instant-Amplitudensignal IA bzw. das Instant-Phasen signal IFI in den Blöcken 22 und 23 um eine Zeitdauer verzögert, die der Verzö gerung entspricht, die durch die Mittelwertbildung in den Blöcken 20 und 21 ver ursacht ist. Bei der oben beschriebenen Mittelung beträgt die Verzögerung k/2. Auf diese Weise werden das verzögerte Instant-Amplitudensignal IAdel bzw. das verzögerte Instant-Phasensignal IFIdel gebildet. In parallel, the instant amplitude signal IA or the instant phase signal IFI in the blocks 22 and 23 are delayed by a time period which corresponds to the delay caused by the averaging in the blocks 20 and 21 . With the averaging described above, the delay is k / 2. In this way, the delayed instant amplitude signal IA del or the delayed instant phase signal IFI del are formed.
In dem Block 7b werden diese Signale gemäß der folgenden Formel (3b) zu ei
nem verzögerten Ausgangssignal Sdel zusammengesetzt.
In block 7, these signals the following formula (3b) are assembled into ei nem delayed output signal S del b according.
Sdel = IAdel.cos(IFIdel) (3b)S del = IA del .cos (IFI del ) (3b)
In einem Subtraktionsglied 24 wird von dem verzögerten Ausgangssignal Sdel das integrierte Ausgangssignal Sint ganz oder teilweise subtrahiert, um das Aus gangssignal Sout zu erhalten, das auf diese Weise die dynamische Komponente des Eingangssignals Sin darstellt.In a subtraction element 24 , the integrated output signal S int is completely or partially subtracted from the delayed output signal S del in order to obtain the output signal S out , which in this way represents the dynamic component of the input signal S in .
Durch die Schaltung von Fig. 7 ist es mit sehr gutem Erfolg möglich relativ kon stante, schmalbandige Störungen auszufiltern, d. h. Störsignale, deren Frequenz und Amplitude sich nur langsam ändert. Dabei ist es durchaus möglich, dass das Störsignal wesentlich größer als das Nutzsignal ist.By the circuit of Fig. 7, it is possible stante relative kon very successfully to filter out narrow-band interference, that is noise whose frequency and amplitude changes only slowly. It is entirely possible that the interference signal is significantly larger than the useful signal.
Es hat sich herausgestellt, dass die Länge k des Zeitfensters, über dem die Mittelwertbildung erfolgt, kritisch für die Qualität der Signalbearbeitung ist. Da her hat eine digitale Signalbearbeitung nach dem oben beschriebenen Algorith mus wesentliche Vorteile gegenüber einer analogen Schaltung mit Filtern, da der Wert von k leicht an die jeweiligen Verhältnisse angepasst werden kann.It has been found that the length k of the time window over which the Averaging takes place, which is critical for the quality of the signal processing. because ago has a digital signal processing according to the algorithm described above must have significant advantages over an analog circuit with filters, since the Value of k can easily be adapted to the respective conditions.
In Fig. 8 ist die Wirksamkeit der Schaltung nach Fig. 7 aufgezeigt. Die Dia gramme von Fig. 8 zeigen Signale jeweils für einen Zeitabschnitt von 1,5 Sekun den. Im oberen Diagramm ist ein Eingangssignal Sin gezeigt, das sich aus einem Nutzsignal, nämlich Musik, mit einer Amplitude von etwa 0,1 und einem Störsig nal, einem gewobbelten Ton mit einer Amplitude von 5 zusammensetzt. Die Störung ist also um etwa 34 dB größer als das Nutzsignal. Im mittleren Dia gramm ist das integrierte Ausgangssignal Sint gezeigt, das die isolierte Störung repräsentiert. Im unteren Diagramm ist das Ausgangssignal Sout aufgetragen, das aus der Differenz des verzögerten Ausgangssignals Sdel und des integrierten Aus gangssignals Sint gebildet ist.In FIG. 8, the effectiveness of the circuit of Fig. 7 is shown. The diagrams of Fig. 8 each show signals for a period of 1.5 seconds. The upper diagram shows an input signal S in which is composed of a useful signal, namely music, with an amplitude of approximately 0.1 and a Störsig signal, a wobbled tone with an amplitude of 5. The interference is therefore about 34 dB larger than the useful signal. In the middle diagram the integrated output signal S int is shown, which represents the isolated disturbance. In the lower diagram, the output signal S out is plotted, which is formed from the difference between the delayed output signal S del and the integrated output signal S int .
In Fig. 9 ist eine dreikanalige Schaltung dargestellt, die gegenüber der von Fig. 7 zwei wesentliche Vorteile besitzt. Zum einen wird das Eingangssignal Sin wie in Fig. 6 durch ein Hochpassfilter 10, ein Bandpassfilter 11 und ein Tiefpassfilter 12 in drei verschiedene Frequenzbänder unterteilt, die in getrennten Kanälen weiter bearbeitet werden. Mit 25, 26, 27 sind in der Fig. 9 Blöcke bezeichnet, die jeweils einer Schaltung von Fig. 7 mit Ausnahme des Subtraktionsglieds 24 entsprechen. An den Ausgängen dieser Blöcke 25, 26, 27 liegt jeweils das verzögerte Aus gangssignal Sdel und das integrierte Ausgangssignal Sint für jeden Frequenzbe reich an. Auf diese Weise ist es möglich, bis zu drei voneinander unabhängige quasistatische Störungen optimal auszufiltern. Es ist offensichtlich, dass die An zahl der Kanäle je nach Bedarf und der verfügbaren Rechenleistung beliebig ge wählt werden kann. FIG. 9 shows a three-channel circuit which has two essential advantages over that of FIG. 7. First, the input signal S in as shown in Figure 6. Through a high-pass filter 10, divides a band-pass filter 11 and a low pass filter 12 in three different frequency bands which are processed in separate channels. 25 , 26 , 27 in FIG. 9 denote blocks which each correspond to a circuit from FIG. 7 with the exception of the subtraction element 24 . At the outputs of these blocks 25 , 26 , 27 , the delayed output signal S del and the integrated output signal S int are rich for each frequency region. In this way it is possible to optimally filter out up to three independent quasi-static disturbances. It is obvious that the number of channels can be chosen arbitrarily depending on the need and the available computing power.
Ein weiterer Unterschied der Ausführungsvariante von Fig. 9 zu der oben be
schriebenen Lösung besteht darin, dass in Bewertungsgliedern 28, 29, 30 die
Signale Sdel und Sint für jeden Frequenzbereich analysiert werden. Es hat sich
nämlich herausgestellt, dass die Schaltung von Fig. 7 sehr gute Ergebnisse
bringt, wenn tatsächlich eine beträchtliche Störung vorliegt. Bei ungestörten Ein
gangssignalen jedoch wird ebenfalls ein statischer Anteil ausgefiltert, was zu un
erwünschten Verzerrungen führt. In den Bewertungsgliedern 28, 29, 30 wird ver
sucht, das Ausmaß der Störung zu erfassen, um eine überschießende Korrektur
zu vermeiden. Im einfachsten Fall wird im Wesentlichen das Verhältnis aus dem
verzögerten Ausgangssignal Sdel und dem integrierten Ausgangssignal Sint für je
den Frequenzbereich ermittelt. Dies kann beispielsweise nach folgender Formel
(6) erfolgen:
Another difference between the embodiment variant of FIG. 9 and the solution described above is that the signals S del and S int are analyzed for each frequency range in evaluation elements 28 , 29 , 30 . Namely, it has been found that the circuit of Fig. 7 gives very good results when there is indeed a considerable disturbance. In the case of undisturbed input signals, however, a static component is also filtered out, which leads to undesired distortions. In the evaluation elements 28 , 29 , 30 an attempt is made to record the extent of the disturbance in order to avoid an excessive correction. In the simplest case, the ratio of the delayed output signal S del and the integrated output signal S int is essentially determined for each frequency range. This can be done, for example, using the following formula (6):
n = f(MASint/(MASdel - MASint)) (6)n = f (MAS int / (MAS del - MAS int )) (6)
Dabei stellt MASint als gemittelter Absolutwert von Sint die statische Komponente und (MASdel - MASint) die dynamische Komponente in dem jeweiligen Kanal dar, wobei MASdel den gemittelten Absolutwert von Sdel bezeichnet. Mit der Bewer tungsfunktion f, die durch eine Look up Table realisiert ist, wird ein Bewertungs index n berechnet, der zwischen 0 und 1 liegt. Je größer die statische Kompo nente MASint im Vergleich zu der dynamischen Komponente (MASdel - MASint) ist, um so näher liegt n bei 1. Umgekehrt wird n für Werte des Verhältnisses (MASint/(MASdel - MASint) unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts mit Null festgelegt. Die Bewertungsfunktion f kann auf empirischem Weg optimiert wer den.It turns MAS int than average absolute value of S int the static component and (MAS del - MAS int) represents the dynamic component in the respective channel, wherein MAS del indicates the averaged absolute value of S del. With the evaluation function f, which is implemented by a look up table, an evaluation index n is calculated which lies between 0 and 1. The larger the static component MAS int in comparison to the dynamic component (MAS del - MAS int ), the closer n is to 1. Conversely, n for values of the ratio (MAS int / (MAS del - MAS int ) below) of a predetermined limit value is set to 0. The evaluation function f can be optimized empirically.
Mit dem so bestimmten Bewertungsindex n, der für den ersten Kanal mit na be
zeichnet ist, kann in den Subtraktionsgliedern 31, 32, 33 für jeden Kanal ein
Ausgangssignal berechnet werden. Am Beispiel des ersten Kanals lautet die For
mel:
With the thus determined evaluation index n which is for the first channel with a n be distinguished, can in the Subtraktionsgliedern 31, 32 for each channel 33, an output signal can be calculated. Using the first channel as an example, the formula is:
Sout1 = Sdel - na.Sint (7)S out1 = S del - n a .S int (7)
Aus dieser Formel (7) ist ersichtlich, dass die Korrektur um so größer ist, je größer die statische Komponente ist. Auf diese Weise können Verzerrungen mi nimiert und die Entstehung von Artefakten vermieden werden.From this formula (7) it can be seen that the correction is the greater, each larger the static component. In this way, distortions mi minimized and the creation of artifacts avoided.
Analog zu der Schaltung von Fig. 6 werden in einem Addierglied 19 die Signale der einzelnen Kanäle zu einem Ausgangssignal Sout aufaddiert. Analogously to the circuit of FIG. 6, the signals of the individual channels are added to an output signal S out in an adder 19 .
In Fig. 10 ist eine Schaltung dargestellt, die weitgehend der von Fig. 9 ent spricht. Es werden daher nur die Unterschiede erklärt. Es werden bei dieser Aus führung die verzögerten Ausgangssignale Sdel und die integrierten Ausgangssig nale Sint aller Kanäle in den Addiergliedern 19a und 19b addiert. Auf diese Weise erhält man ein verzögertes Ausgangssignal Sdel und ein integriertes Ausgangssig nal Sint für alle Kanäle. In dem Bewertungsglied 28 wird wie oben beschrieben die Berechnung nach Formel (6) ausgeführt, und in dem Subtraktionsglied 31 erfolgt die Bestimmung des Ausgangssignal Sout nach Formel (7).In Fig. 10, a circuit is shown which speaks ent of Fig. 9 largely. Therefore, only the differences are explained. In this version, the delayed output signals S del and the integrated output signals S int of all channels in the adders 19 a and 19 b are added. In this way, a delayed output signal S del and an integrated output signal S int are obtained for all channels. As described above, the calculation according to formula (6) is carried out in the evaluation element 28 , and the output signal S out is determined according to formula (7) in the subtraction element 31 .
Eine solche Schaltung besitzt einen einfacheren Aufbau und benötigt weniger Re chenleistung als die von Fig. 9, wobei jedoch die Unterscheidung zwischen Nutz signal und Störung nicht so genau ist.Such a circuit has a simpler structure and requires less computing power than that of FIG. 9, but the distinction between useful signal and interference is not as accurate.
In den Bewertungsgliedern 28, 29, 30 kann alternativ oder zusätzlich ein Ver fahren zur Erkennung von Sprache ausgeführt werden, wie dies in der Folge be schrieben ist.As an alternative or in addition, a method for recognizing speech can be carried out in the evaluation elements 28 , 29 , 30 , as will be described below.
In Fig. 11 ist in allgemeiner Form eine Schaltung zur Erkennung von Störsigna len. In dem Block 40 wird eine Normierung der Amplitude durchgeführt, wobei die Zeitkonstanten relativ lang sein sollten. Durch die Normierung wird der Um stand ausgeglichen, dass der Pegel der Eingangssignale je nach Entfernung zum Sprecher sehr unterschiedlich sein kann, was die Korrelation, die in der Folge beschrieben wird, stört. Durch die relativ lange Zeitkonstante bleibt jedoch die Dynamik der Sprache erhalten, und Störungen in kürzeren Sprechpausen werden nicht überbetont.In Fig. 11 in general form, a circuit for detecting len Störsigna. In block 40 , the amplitude is normalized, the time constants should be relatively long. The normalization compensates for the fact that the level of the input signals can vary greatly depending on the distance to the speaker, which disrupts the correlation that is described below. Due to the relatively long time constant, however, the dynamics of the speech are preserved and disturbances in shorter pauses in speech are not overemphasized.
Der Block 5 liefert ein Instant-Amplitudensignal IA, ein Instant-Phasensignal IFI und ein Instant-Kreisfrequenzsignal IW, wie dies zu Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. In Block 41 wird aus dem Instant-Kreisfrequenzsignal IW durch Division durch 2π das Instant-Frequenzsignal IFR berechnet. Daraus und dem Instant-Amplitudensignal IA wird ein Bewertungsindex aus einer Bewertungsbe wertungsfunktion errechnet. Die Erkennung von Sprache als Nutzsignal, aber auch in geringerem Umfang von Musik beruht auf der Tatsache, dass bei Vorlie gen harmonischer Komponenten eine Korrelation zwischen und dem Instant- Amplitudensignal IA und dem Instant-Frequenzsignal IFR zu beobachten ist. Überraschenderweise liegt jedoch eine solche Korrelation in geringerem Umfang auch bisweilen bei nicht harmonischen Signalen vor, keinesfalls jedoch bei Rau schen.Block 5 supplies an instant amplitude signal IA, an instant phase signal IFI and an instant angular frequency signal IW, as has been described for FIGS. 1 and 2. In block 41 , the instant frequency signal IFR is calculated from the instant angular frequency signal IW by division by 2π. From this and the instant amplitude signal IA, an evaluation index is calculated from an evaluation evaluation function. The recognition of speech as a useful signal, but also to a lesser extent of music, is based on the fact that a correlation between and the instant amplitude signal IA and the instant frequency signal IFR can be observed in the case of harmonic components. Surprisingly, however, such a correlation is sometimes also present to a lesser extent with non-harmonic signals, but in no way with noises.
Im einfachsten Fall wird das Verhältnis des Instant-Amplitudensignals IA und
dem Instant-Frequenzsignal IFR als Variable für die Bewertungsfunktion heran
gezogen. Es kann aber auch vor der Bildung des Verhältnisses eine nichtlineare
Transformation durchgeführt werden, um ein modifizertes Instant-Amplituden
signal IAmod bzw. ein modifizertes Instant-Frequenzsignal IFRmod zu erhalten:
In the simplest case, the ratio of the instant amplitude signal IA and the instant frequency signal IFR is used as a variable for the evaluation function. However, a nonlinear transformation can also be carried out before the relationship is formed in order to obtain a modified instant amplitude signal IA mod or a modified instant frequency signal IFR mod :
IAmod = f(IA) (8)
IA mod = f (IA) (8)
IFRmod = g(IFR) (9)IFR mod = g (IFR) (9)
Die Bewertungsfunktionen f und g sind nichtlineare, vorzugsweise monotone Funktionen, wie In(x) oder x3, werden jedoch im Allgemeinen durch Look up Tables realsiert, die empirisch ermittelt werden. Dazu werden Signale, die Stö rungen unterschiedlichen Typs und die unterschiedliche Sprachanteile aufweisen, hergestellt und gemäß Fig. 11 analysiert. Durch Variation von f und g kann die Korrelation des Bewertungsindex n mit dem tatsächlichen Sprachanteil optimiert werden. Inputgröße der Bewertungsfunktion ist in diesem Fall IAmod/IFRmod.The evaluation functions f and g are non-linear, preferably monotonous functions, such as In (x) or x 3 , but are generally implemented using look-up tables that are determined empirically. For this purpose, signals with different types of interference and different speech components are produced and analyzed according to FIG. 11. By varying f and g, the correlation of the evaluation index n with the actual speech component can be optimized. In this case, the input variable of the evaluation function is IA mod / IFR mod .
Eine verbesserte Erkennung ermöglicht die Schaltung gemäß Fig. 12, bei der nicht nur die Korrelation zwischen dem Instant-Amplitudensignal IA und dem In stant-Frequenzsignal IFR oder einer dazu ähnlichen Größe in Betracht gezogen wird, um einen ersten Teilbewertungsindex n1 zu erhalten, sondern auch die Korrelation zwischen den zeitlichen Ableitungen IAdiff bzw. IFRdiff. dieser Größen, die in den Differenziergliedern 4a, 4b gebildet werden.The circuit according to FIG. 12 enables improved detection, in which not only the correlation between the instant amplitude signal IA and the instantaneous frequency signal IFR or a similar quantity is taken into account in order to obtain a first partial evaluation index n 1 , but also also the correlation between the time derivatives IA diff and IFR diff . these quantities, which are formed in the differentiators 4 a, 4 b.
In den Blöcken 43 und 44 wird wie oben beschrieben eine nichtlineare Transfor mation durchgeführt werden, um ein modifizertes Instant-Amplitudensignal IAmod bzw. ein modifizertes Instant-Frequenzsignal IFRmod zu erhalten. Nicht darge stellt, jedoch möglich, ist eine nichtlineare Transformation der zeitlichen Ablei tungen IAdiff bzw. IFRdiff. zu modifizierten Ableitungen IAdiffmod bzw. IFRdiffmod.In blocks 43 and 44 , as described above, a nonlinear transformation is carried out in order to obtain a modified instant amplitude signal IA mod or a modified instant frequency signal IFR mod . Not shown, but possible, is a non-linear transformation of the temporal derivatives IA diff or IFR diff . to modified derivatives IA diffmod or IFR diffmod .
Ein erster Teilbewertungsindex wird erhalten, indem in dem Block 41a, der im Wesentlichen ein Multiplikator ist, das modifizerte Instant-Amplitudensignal IAmod bzw. das modifizerte Instant-Frequenzsignal IFRmod miteinander multipliziert wer den. Wenn die nichtlinearen Transformationen in den Blöcken 43 und 44 so durchgeführt werden, dass IAmod und IFRmod um den Nullpunkt schwanken, dann ist das Produkt bei hoher Korrelation groß, ansonsten klein.A first partial evaluation index is obtained by multiplying the modified instant amplitude signal IA mod or the modified instant frequency signal IFR mod with one another in block 41 a, which is essentially a multiplier. If the nonlinear transformations in blocks 43 and 44 are carried out in such a way that IA mod and IFR mod fluctuate around the zero point, then the product is large with a high correlation, otherwise small.
In dem Block 41b wird in analoger Weise eine zweite Teilbewertungsfunktion aus den Ableitungen berechnet, um einen zweiten Teilbewertungsindex n2 zu erhal ten.In block 41 b, a second partial evaluation function is calculated in an analogous manner from the derivatives in order to obtain a second partial evaluation index n 2 .
Block 41 arbeitet wie oben beschrieben. In den Blöcken 45 und 46 wird eine zeitliche Mittelwertbildung durchgeführt, um geringfügige Phasenunterschiede zwischen den Signalen, die die Korrelation beeinträchtigen, auszugleichen. Da durch wird im Wesentlichen eine Kreuzkorrelationsberechnung durchgeführt. Block 41 operates as described above. Averaging over time is carried out in blocks 45 and 46 in order to compensate for slight phase differences between the signals which impair the correlation. Since a cross-correlation calculation is essentially carried out.
In einem Addierglied 47 werden die Ausgänge der Blöcke 45 und 46 addiert, wo bei gegebenenfalls eine Gewichtung durchgeführt werden kann, um den endgül tigen Bewertungsindex n zu erhalten. Vorteilhaft ist an dieser Ausführungsvari ante, dass die Blöcke 41, 43 und 44 einerseits und 42 andererseits getrennt von einander optimiert werden können, was die Bestimmung der Funktionen und Ko effizienten erleichtert.In an adder 47 , the outputs of blocks 45 and 46 are added, where weighting can be carried out if necessary in order to obtain the final evaluation index n. It is advantageous in this embodiment that blocks 41 , 43 and 44, on the one hand, and 42, on the other hand, can be optimized separately from one another, which facilitates the determination of the functions and coefficients.
In Fig. 13 ist für ein Signal, das primär aus Sprache besteht, IA und IFR aufge tragen. Das Instant-Amplitudensignal IA ist stark verstärkt im oberen Bereich als helle Kurve dargestellt. Darunter ist das Instant-Frequenzsignal IFR dunkle Kurve aufgetragen. Die Korrelation zwischen diesen Signalen ist offensichtlich.In Fig. 13, IA and IFR are carried for a signal consisting primarily of speech. The instant amplitude signal IA is shown as a bright curve in the upper region, with a strong amplification. The instant frequency signal IFR dark curve is plotted below. The correlation between these signals is obvious.
In Fig. 14 ist ein Sprachsignal, das im mittleren Abschnitt dargestellt ist, durch eine starke Störung überlagert, wobei das Summensignal unten hell dargestellt ist. Im oberen Bereich ist der Bewertungsindex n aufgetragen, der gemäß der Schaltung von Fig. 11 ermittelt worden ist.In Fig. 14, a speech signal, which is shown in the middle section, is superimposed by a strong interference, the sum signal being shown brightly below. The evaluation index n, which has been determined in accordance with the circuit of FIG. 11, is plotted in the upper region.
Es ist umittelbar ersichtlich, dass ein Wert n < 3 nahezu sicher auf die Anwesen heit von Sprache schließen lässt, wogegen n < 3 die Abwesenheit eines Sprach signals anzeigt. Auf diese Weise ist es möglich, die Verstärkung und die Signal bearbeitung zu optimieren. Im einfachsten Fall wird bei Abwesenheit eines Sprachsignals die Verstärkung um ein vorbestimmtes Ausmaß verringert.It is immediately apparent that a value n <3 is almost certain to affect the property suggests the absence of language, whereas n <3 indicates the absence of a language signals. In this way it is possible to set the gain and the signal optimize machining. In the simplest case, one is absent Speech signal reduces the gain by a predetermined amount.
In Fig. 15 ist in einer dreidimensionalen Darstellung die Wahrscheinlichkeits dichte von Instant-Ampitude und Instant-Kreisfrequenz für ein Sprachsignal dar gestellt. Die Instant-Kreisfrequenz nimmt sowohl positive als auch negative Werte an, wobei in der Darstellung der Bereich zwischen -200π und 200π ausge nommen ist, da dieser Bereich für die Analyse unbedeutend ist, jedoch Signale in diesem Frequenzbereich eine hohe Energie haben können, insbesondere bei Plosiven, was die Berechnungen unter Umständen stört.In Fig. 15, the probability density of instant amplitude and instant angular frequency for a speech signal is shown in a three-dimensional representation. The instant angular frequency takes on both positive and negative values, the range between -200π and 200π being excluded in the illustration, since this range is insignificant for the analysis, but signals in this frequency range can have a high energy, in particular with Plosive, which may interfere with calculations.
Es ist aus Fig. 15 eine für Sprache typischen zweihügelige Struktur ersichtlich, das heißt, dass in dem Kennfeld zwei lokale Maxima 50 und 51 vorliegen. Dies ist auch aus der Schichtliniendarstellung von Fig. 16 ersichtlich.It is apparent from Fig. 15 is a typical language two undulating structure, i.e., that present in the map two local maxima 50 and 51. This can also be seen from the layer line representation of FIG. 16.
Fig. 17 und 18 entsprechen Fig. 15 und 16, jedoch für ein Störsignal ohne Sprachanteil. Im positiven Bereich der Instant-Kreisfrequenz liegt dabei nur ein Hügel vor. FIGS. 17 and 18 correspond to FIGS. 15 and 16, but for an interfering signal without speech portion. There is only one hill in the positive range of the instant angular frequency.
Claims (18)
- - Gewinnen eines analytischen Signals aus einem Eingangssignal (Sin);
- - Berechnen eines Instant-Amplitudensignals (IA) aus dem analytischen Signal;
- - Berechnen eines Instant-Phasensignals (IFI) aus dem analytischen Sig nal;
- - nichtlineares Verändern des Instant-Amplitudensignals (IA) zu einem modifizierten Instant-Amplitudensignal (IAmod);
- - Verknüpfen des modifizierten Instant-Amplitudensignals (IAmod) mit dem Instant-Phasensignal (IFI) zu einem Ausgangssignal (Sout).
- - obtaining an analytical signal from an input signal (S in );
- - calculating an instant amplitude signal (IA) from the analytical signal;
- - Calculate an instant phase signal (IFI) from the analytical signal;
- - Nonlinear change of the instant amplitude signal (IA) to a modified instant amplitude signal (IA mod );
- - Linking the modified instant amplitude signal (IA mod ) with the instant phase signal (IFI) to an output signal (S out ).
- - nichtlineares Verändern des Instant-Amplitudensignals (IA) zu einem modifizierten Instant-Amplitudensignal (IAmod);
- - nichtlineares Verändern des Instant-Frequenzsignals (IFR) zu einem modifizierten Instant-Frequenzsignal (IFRmod);
- - Berechnen der Bewertungsfunktion aus dem Verhältnis des modifizierten Instant-Amplitudensignals (IAmod) zum modifizierten Instant-Frequenzsig nal (IFRmod), um den Bewertungsindex (n) zu erhalten.
- - Nonlinear change of the instant amplitude signal (IA) to a modified instant amplitude signal (IA mod );
- - Nonlinear change of the instant frequency signal (IFR) to a modified instant frequency signal (IFR mod );
- - Calculate the evaluation function from the ratio of the modified instant amplitude signal (IA mod ) to the modified instant frequency signal (IFR mod ) in order to obtain the evaluation index (n).
- - nichtlineares Verändern des Instant-Amplitudensignals (IA) zu einem modifizierten Instant-Amplitudensignal (IAmod);
- - nichtlineares Verändern des Instant-Frequenzsignals (IFR) zu einem modifizierten Instant-Frequenzsignal (IFRmod);
- - Berechnen der ersten Teilbewertungsfunktion aus dem Verhältnis des modifizierten Instant-Amplitudensignals (IAmod) zum modifizierten In stant-Frequenzsignal (IFRmod), um einen ersten Teilbewertungsindex (n1) zu erhalten.
- - Nonlinear change of the instant amplitude signal (IA) to a modified instant amplitude signal (IA mod );
- - Nonlinear change of the instant frequency signal (IFR) to a modified instant frequency signal (IFR mod );
- - Calculating the first partial evaluation function from the ratio of the modified instant amplitude signal (IA mod ) to the modified instantaneous frequency signal (IFR mod ) in order to obtain a first partial evaluation index (n 1 ).
- - nichtlineares Verändern einer zeitlichen Ableitung des Instant- Amplitudensignals (IA) zu einem modifizierten differenzierten Instant- Amplitudensignal (IAdiffmod);
- - nichtlineares Verändern einer zeitlichen Ableitung des Instant- Frequenzsignals (IFR) zu einem modifizierten differenzierten Instant-Fre quenzsignal (IFIdiffmod);
- - Berechnen der zweiten Teilbewertungsfunktion aus dem Verhältnis des modifizierten differenzierten Instant-Amplitudensignals (IAdiffmod) zum modifizierten differenzierten Instant-Frequenzsignal (IFIdiffmod), um einen zweiten Teilbewertungsindex (n2) zu erhalten.
- - Nonlinear change of a time derivative of the instant amplitude signal (IA) to a modified differentiated instant amplitude signal (IA diffmod );
- - Nonlinear change of a time derivative of the instant frequency signal (IFR) to a modified differentiated instant frequency signal (IFI diffmod );
- - Calculating the second partial evaluation function from the ratio of the modified differentiated instant amplitude signal (IA diffmod ) to the modified differentiated instant frequency signal (IFI diffmod ) in order to obtain a second partial evaluation index (n 2 ).
- - Gewinnen eines analytischen Signals aus einem Eingangssignal (Sin);
- - Berechnen eines Instant-Amplitudensignals (IA) aus dem analytischen Signal;
- - Berechnen eines Instant-Phasensignals (IFI) aus dem analytischen Sig nal;
- - Bilden eines integrierten Instant-Amplitudensignals (IAint) als zeitlicher Mittelwert des Instant-Amplitudensignals (IA);
- - Bilden eines integrierten Instant-Phasensignals (IFIint), wobei eine zeitliche Ableitung des Instant-Phasensignals (IFI) gebildet und das Ergebnis zeitlich gemittelt und integriert wird;
- - Bilden eines verzögerten Instant-Amplitudensignals (IAdel) durch Verzö gern des Instant-Amplitudensignals (IA) um eine Verzögerungszeit, die der Verzögerung durch die Mittelwertbildung des Instant-Amplituden signals (IA) entspricht;
- - Bilden eines verzögerten Instant-Phasensignals (IFIdel) durch Verzögern des Instant-Phasensignals (IFI) um eine Verzögerungszeit, die der Verzö gerung durch die Mittelwertbildung des Instant-Phasensignals (IFI) ent spricht;
- - Verknüpfen des integrierten Instant-Amplitudensignals (IAint) mit dem in tegrierten Instant-Phasensignal (IFIint) zu einem integrierten Ausgangs signal (Sint);
- - Verknüpfen des verzögerten Instant-Amplitudensignals (IAdel) mit dem verzögerten Instant-Phasensignal (IFIdel) zu einem verzögerten Aus gangssignal (Sdel);
- - Verknüpfen des integrierten Ausgangssignals (Sint) mit dem verzögerten Ausgangssignal (Sdel).
- - obtaining an analytical signal from an input signal (S in );
- - calculating an instant amplitude signal (IA) from the analytical signal;
- - Calculate an instant phase signal (IFI) from the analytical signal;
- - Forming an integrated instant amplitude signal (IA int ) as a time average of the instant amplitude signal (IA);
- - Forming an integrated instant phase signal (IFI int ), a time derivative of the instant phase signal (IFI) being formed and the result being averaged over time and integrated;
- - Forming a delayed instant amplitude signal (IA del ) by delaying the instant amplitude signal (IA) by a delay time which corresponds to the delay caused by the averaging of the instant amplitude signal (IA);
- - Forming a delayed instant phase signal (IFI del ) by delaying the instant phase signal (IFI) by a delay time corresponding to the delay due to the averaging of the instant phase signal (IFI);
- - Linking the integrated instant amplitude signal (IA int ) with the integrated instant phase signal (IFI int ) to an integrated output signal (S int );
- - Linking the delayed instant amplitude signal (IA del ) with the delayed instant phase signal (IFI del ) to a delayed output signal (S del );
- - Linking the integrated output signal (S int ) with the delayed output signal (S del ).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001137395 DE10137395C1 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Noise interference suppression method in hearing aid, involves performing non-linear modification of instant amplitude signal to obtain modified signal for linking with instant phase signal to output voice signal |
| US10/210,641 US7092877B2 (en) | 2001-07-31 | 2002-07-31 | Method for suppressing noise as well as a method for recognizing voice signals |
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| EP0542711A1 (en) * | 1991-11-13 | 1993-05-19 | Viennatone Aktiengesellschaft | Method for shifting the frequency of signals |
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- 2001-07-31 DE DE2001137395 patent/DE10137395C1/en not_active Expired - Fee Related
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