DE102005009892B3

DE102005009892B3 - Adaptive directional microphone adaptability measuring method for hearing aid, involves determining frequency and direction dependent damping for acoustic signal from signal components and cross correlation of output and acoustic signals

Info

Publication number: DE102005009892B3
Application number: DE200510009892
Authority: DE
Inventors: Volkmar Hamacher; Henning Dr. Puder
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-03-02

Abstract

The method involves simultaneously impinging acoustic signals from acoustic sources (Q1-Q4) on an adaptive directional microphone, where the microphone provides an output signal. Acoustic signal components in the output signal are separated. Frequency and direction dependent damping for the respective acoustic signals is determined from the signal components and from the cross correlation of the output signal with the acoustic signals. An independent claim is also included for a device for executing a method of measuring adaptation ability of an adaptive directional microphone.

Description

Adaptive Richtmikrofone sind Mikrofone, die in der Lage sind, sich während des laufenden Betriebs an unterschiedliche Umgebungssituationen anzupassen. Dabei wird zumeist das Ziel verfolgt, von einer Nutzschallquelle abgegebenen Nutzschall möglichst gut zu empfangen und weiterzuleiten, während der von einer oder mehreren Störschallquellen ausgehende Störschall in dem von dem adaptiven Richtmikrofon abgegebenen Ausgangssignal möglichst gut gedämpft werden soll.Adaptive Directional microphones are microphones that are able to move during the current operation to adapt to different environmental situations. The goal is usually pursued by a Nutzschallquelle useful sound output as possible good to receive and forward, while that of one or more Noise sources outgoing background noise in the output from the adaptive directional microphone output signal preferably well steamed shall be.

Aus der WO 00/19770 A1 ist ein Hörgerät mit einem adaptiven Richtmikrofon bekannt, bei dem die richtungsabhängige Verstärkung/Dämpfung entsprechend dem Ergebnis einer Signalanalyse variiert werden kann.Out WO 00/19770 A1 is a hearing aid with a adaptive directional microphone known in which the directional gain / attenuation accordingly the result of a signal analysis can be varied.

Die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver Richtmikrofone ist schwierig und kompliziert, da zur Bestimmung der Dämpfung verschiedener Störquellen diese zur Messung nicht einzeln aktiv sein können, sondern alle gleichzeitig aktiv sein müssen. Sonst würde sich das adaptive Richtmikrofon jeweils nach der einen gerade aktiven Störquelle ausrichten.The Measurement of the adaptability adaptive directional microphones is difficult and complicated to determine the damping various sources of interference These can not be individually active for the measurement, but all at the same time have to be active. Otherwise would each adaptive directional microphone follows the one currently active interference source align.

Bisher wurde dieses Problem zumeist so gelöst, dass Hersteller ihre Eigenentwicklung getestet haben, indem sie für eine gegebene Situation das Richtmikrofon adaptieren ließen, die Adaption dann „eingefroren" haben und anschließend die Möglichkeit nutzten, das nun statische Richtmikrofon mit einer rotierbaren Quelle zu vermessen und deren winkelabhängige Dämpfung zu bestimmen. Dies ist allerdings nur möglich, wenn man Zugriff auf den Richtmikrofon-Algorithmus hat. Für Benchmark-Test werden bisher hauptsächlich Sprachverständlichkeitstests mit Probanden durchgeführt, die sehr aufwändig sind.So far This problem has mostly been solved in such a way that manufacturers have their own development have tested for a given situation let the directional microphone adapt that Adaptation then "frozen" and then the possibility used, now static directional microphone with a rotatable source to measure and their angle-dependent damping to determine. However, this is only possible if you have access to it has the directional microphone algorithm. For benchmark test so far mainly Speech intelligibility tests performed with volunteers, the very expensive are.

Aus der DE 199 27 278 C1 ist eine Messanordnung bekannt, mit der ein Hörgerät, das ein Richtmikrofon aufweist, gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen beschallt werden kann. Das Ausgangssignal des Richtmikrofons ist einer Mess- und Auswerteeinheit zugeführt.From the DE 199 27 278 C1 a measuring arrangement is known with which a hearing aid having a directional microphone can be sonicated simultaneously from different directions. The output signal of the directional microphone is fed to a measuring and evaluation unit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Messanordnung anzugeben, mittels derer die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver Richtmikrofone erleichtert wird.task It is the object of the present invention to provide a method and a measuring arrangement indicate, by means of which the measurement of adaptability adaptive Directional microphones is facilitated.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Messanordnung gemäß Anspruch 7 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1 and a measuring arrangement according to claim 7 solved.

Durch die Erfindung wird es möglich, das Adaptionsvermögen eines adaptiven Richtmikrofons in verhältnismäßig einfacher Weise und unter wirklichkeitsnahen Bedingungen zu testen. So können unterschiedliche adaptive Richtmikrofone miteinander verglichen werden. Weiterhin lassen sich Parameteränderungen bei einem adaptiven Richtmikrofon umgehend hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Adaptionsvermögen überprüfen.By the invention makes it possible the adaptability an adaptive directional microphone in a relatively simple manner and under to test realistic conditions. So can different adaptive Directional microphones are compared. You can continue parameter changes with an adaptive directional microphone immediately regarding their effects Check for adaptability.

Die Erfindung baut auf der Möglichkeit auf, Schallsignale zu erzeugen und gleichzeitig von mehreren Schallquellen abzugeben, die sehr verschieden, das heißt unähnlich zueinander sind. Diese Schallsignale werden dann von dem Richtmikrofon erfasst, welches ein Ausgangssignal liefert. Eine Auswerteeinheit liefert dann die Signalanteile der von den einzelnen Schallquellen stammenden Schallsignale aus dem Ausgangssignal des adaptiven Richtmikrofons. Daraus lässt sich die frequenz- und richtungsabhängige Dämpfung für jedes der Schallsignale ermitteln.The Invention builds on the possibility to generate sound signals and simultaneously from several sound sources which are very different, that is, dissimilar to each other. These sound signals are then detected by the directional microphone, which is an output signal supplies. An evaluation unit then supplies the signal components of the from the individual sound sources originating sound signals from the Output signal of the adaptive directional microphone. This can be the frequency and directional damping for each determine the sound signals.

Zur gleichzeitigen Messung der Dämpfung mehrerer Schallsignale aus verschiedenen Richtungen sind die verwendeten Schallsignale vorzugsweise zumindest weitgehend orthogonal zueinander. Bei orthogonalen Signalen, deren Generierung dem Fach mann bekannt ist, sind die erwünschten Erfordernisse für die Schallsignale realisiert: Die Schallsignale sind unabhängig voneinander, sie lassen sich aus einem gemeinsamen Mikrofonsignal wieder separieren und sie können einen breiten Frequenzbereich abdecken, so dass auch in schmalen Frequenzbändern Signalanteile eines jeden Schallsignals vorhanden sind.to simultaneous measurement of the attenuation of several Sound signals from different directions are the ones used Sound signals preferably at least substantially orthogonal to each other. For orthogonal signals whose generation is known to the skilled man is, are the desired ones Requirements for realizes the sound signals: the sound signals are independent of each other, they can be separated again from a common microphone signal and you can cover a wide frequency range, so even in narrow frequency bands Signal components of each sound signal are present.

Die Schallsignale mit den genannten Erfordernissen lassen sich entweder direkt mittels geeigneter Signalgeneratoren generieren, beispielsweise als „pseudo noise" – Sequenzen, oder aber mittels komplementärer Filter aus einem Schallsignal erzeugen.The Sound signals with the stated requirements can be either generate directly by means of suitable signal generators, for example as "pseudo noise "sequences, or by means of complementary Create filter from a sound signal.

Zur Messung eines adaptiven Richtmikrofons für ein Hörgerät sollten die Schallquellen den von einem Hörgerät übertragenen Frequenzbereich, typisch zwischen 10 Hz und 10 kHz, zumindest weitgehend abdecken. Darüber hinaus sollten bei einer parallelen Signalverarbeitung in dem betreffenden Hörgerät in mehreren Frequenzbändern in jedem Frequenzband mehrere Signalfrequenzen der von den Schallquellen ausgehenden Schallsignale liegen. Nur so lässt sich ein umfassender Funktionstest für das adaptive Richtmikrofon gewährleisten.to Measuring an adaptive directional microphone for a hearing aid should be the sound sources transmitted by a hearing aid Frequency range, typically between 10 Hz and 10 kHz, at least largely cover. About that In addition, in a parallel signal processing in the hearing aid in question in several frequency bands in each frequency band several signal frequencies of the sound sources outgoing sound signals lie. This is the only way to get a comprehensive functional test for the adaptive Ensure directional microphone.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. there demonstrate:

1 Eine Messanordnung zur Beschallung eines adaptiven Richtmikrofons, 1 A measuring arrangement for sonicating an adaptive directional microphone,

2 ein Äquivalentes System und 2 an equivalent system and

3 eine Messanordnung für zwei Schallquellen im Blockschaltbild. 3 a measuring arrangement for two sound sources in the block diagram.

1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Messung des Adaptionsvermögens eines adaptiven Richtmikrofons 1. Dieses befindet sich an einem Ohr eines Probanden 2 und wird aus unterschiedlichen Richtungen von den Schallquellen Q1-Q4 beschallt. Im Ausführungsbeispiel sind dies die Geradeaus-Blickrichtung (0°), die 90°-Richtung, die 120°-Richtung und die 180°-Richtung. Die Schallquellen Q1-Q4 in den genannten Positionen liefern die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k). Das adaptive Richtmikrofon 1 empfängt die Schallsignale und liefert das Ausgangssignal y(k). 1 shows an apparatus according to the invention for measuring the adaptive power of an adaptive directional microphone 1 , This is located on an ear of a subject 2 and is sonicated from different directions by the sound sources Q1-Q4. In the embodiment, these are the straight-ahead (0 °), 90 °, 120 ° and 180 ° directions. The sound sources Q1-Q4 in the named positions supply the sound signals x1 (k), x2 (k), x3 (k) and x4 (k). The adaptive directional microphone 1 receives the sound signals and provides the output signal y (k).

Gewöhnlich handelt es sich bei der Schallquelle Q1 in 0°-Richtung um die Nutzschallquelle. Das von dieser Schallquelle Q1 ausgehende Schallsignal X1(k) ist demnach das Nutzschallsignal. Dann handelt es sich bei den drei anderen Schallquellen Q2 bis Q4 um Störschallquellen, deren Schallsignale x2(k) bis x4(k) in dem Ausgangssignal y(k) des adaptiven Richtmikrofons 1 gegenüber dem Nutzschallsignal möglichst gut unterdrückt sein sollen.Usually, the sound source Q1 in the 0 ° direction is the useful sound source. The sound signal X1 (k) emanating from this sound source Q1 is therefore the useful sound signal. Then, the three other sound sources Q2 to Q4 are noise sources whose sound signals x2 (k) to x4 (k) in the output signal y (k) of the adaptive directional microphone 1 should be suppressed as well as possible against the useful sound signal.

Zwar wird in der Praxis die Nutzschallquelle – wie oben beschrieben – gewöhnlich in 0°-Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon angeordnet werden, die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Spezialfall beschränkt. Prinzipiell kann eine Nutzschallquelle in beliebiger Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon 1 angeordnet sein. Ebenso verhält es sich mit der oder den Störschallquellen, die vorzugsweise ebenfalls in beliebigen Richtungen zu dem adaptiven Richtmikrofon 1 positioniert werden können.Although in practice the useful sound source is - as described above - usually arranged in the 0 ° direction to the adaptive directional microphone, the invention is not limited to this special case. In principle, a useful sound source in any direction to the adaptive directional microphone 1 be arranged. The same applies to the or the noise sources, which are preferably also in any direction to the adaptive directional microphone 1 can be positioned.

2 zeigt schematisch ein äquivalentes System zu der in 1 dargestellten Messanordnung. Als Eingangsgrößen in das System liegen die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) vor. Diese werden mit den Übertragungsfunktionen H1, H2, H3 und H4 von dem adaptiven Richtmikrofon 1 übertragen, woraus nach Addition der resultierenden Signale schließlich das Ausgangssignal y(k) hervorgeht. Ziel ist es, die Übertragungsfunktionen H1-H4 und damit die individuellen frequenzabhängigen Dämpfungen zu bestimmen. 2 schematically shows an equivalent system to that in 1 illustrated measuring arrangement. The input signals to the system are the sound signals x1 (k), x2 (k), x3 (k) and x4 (k). These are transmitted with the transfer functions H1, H2, H3 and H4 of the adaptive directional microphone 1 transmit, after which the addition of the resulting signals finally the output signal y (k) emerges. The aim is to determine the transfer functions H1-H4 and thus the individual frequency-dependent attenuation.

Die Messung wird vorzugsweise mit zumindest nahezu orthogonalen „pseudo noise" – Sequenzen als Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) durchgeführt. Ein Fehler, der durch die nicht vollständige Orthogonalität der Schallsignale entsteht, wird gesondert herausgerechnet. Die Dämpfungen H1, H2, H3 und H4 werden schließlich durch Kreuzkorrelation des Ausgangssignals y(k) mit den Schallsignalen x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) bestimmt.The Measurement is preferably made with at least nearly orthogonal pseudo noise "sequences as sound signals x1 (k), x2 (k), x3 (k) and x4 (k) performed. One Error caused by the incomplete orthogonality of the sound signals is created, will be deducted separately. The attenuations H1, H2, H3 and H4 finally become by cross-correlation of the output signal y (k) with the sound signals x1 (k), x2 (k), x3 (k) and x4 (k).

Alternativ kann die Messung auch mit Schallsignalen x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) durchgeführt werden, die mit komplementären Kammfiltern gefiltert wurden. Durch die Kammfilterung regt jede Quelle unterschiedliche Frequenzkomponenten des feinmaschig aufgeteilten Frequenzspektrums an. Für Komponenten, die die Schallquellen anregen, kann ihre Dämpfung durch das adaptive Richtmikrofon bestimmt werden. Die Dämpfung über das gesamte Spektrum kann denn extrapoliert werden.alternative The measurement can also be performed with sound signals x1 (k), x2 (k), x3 (k) and x4 (k) are carried out those with complementary ones Comb filters were filtered. Each one excites through comb filtering Source different frequency components of the fine-meshed split Frequency spectrum. For components, which can excite the sound sources can be attenuated by the adaptive directional microphone be determined. The damping over the entire spectrum can be extrapolated.

3 zeigt eine Messanordnung für 2 Schallquellen für die Messung mit komplementären Kammfiltern im Blockdiagramm. Dabei wird ein Anregungssignal AS zwei Kammfiltern KF1 und KF2 zugeführt, um die Schallsignale x1(k) und x2(k) zu erzeugen. Wie aus den Diagrammen D1 und D2 ersichtlich ist, decken die Schallsignale x1(k) und x2(k) ein breites Frequenzspektrum ab, wobei bei jeder Frequenz zumindest im Wesentlichen immer nur eines der beiden Signale einen hohen Signalpegel aufweist. Die beiden Schallsignale x1(k) und x2(k) sind zumindest näherungsweise orthogonal. Sie werden von einem adaptiven Richtmikrofon 1 gemäß 1 unterschiedlich übertragen, dargestellt durch die Übertragungsfunktionen H1 und H2. Am Ausgang des adaptiven Richtmikrofons liegt das Summensignal y(k) an, ersichtlich aus dem Diagramm D3 in 3. Auch dieses Mikrofon-Ausgangssignal y(k) wird mittels zweier komplementärer Kammfilter KF1 und KF2 aufgespaltet, so dass aus dem Mikrofon-Ausgangssignal y(k) die Signalanteile der beiden Schallsignale x1(k) und x2(k) in dem Mikrofon-Ausgangssignal y(k) sichtbar werden. Die Diagramme D4 und D5 zeigen die Ü bertragungskennlinien für die beiden Schallsignale x1(k) bzw. x2(k). Dabei weist das aus dem Schallsignal x2(k) hervorgehende Signal über weite Teile des betrachteten Frequenzbereiches eine stärkere Dämpfung auf als das aus dem Schallsignal x1(k) hervorgehende Signal. x2(k) wird somit durch das adaptive Richtmikrofon stärker gedämpft als x1(k). 3 shows a measuring arrangement for 2 sound sources for the measurement with complementary comb filters in the block diagram. In this case, an excitation signal AS is supplied to two comb filters KF1 and KF2 in order to generate the sound signals x1 (k) and x2 (k). As can be seen from the diagrams D1 and D2, the sound signals x1 (k) and x2 (k) cover a broad frequency spectrum, with at least substantially always only one of the two signals having a high signal level at each frequency. The two sound signals x1 (k) and x2 (k) are at least approximately orthogonal. They are powered by an adaptive directional microphone 1 according to 1 transmitted differently, represented by the transfer functions H1 and H2. At the output of the adaptive directional microphone is the sum signal y (k), as can be seen from the diagram D3 in FIG 3 , This microphone output signal y (k) is split by means of two complementary comb filter KF1 and KF2, so that from the microphone output signal y (k) the signal components of the two sound signals x1 (k) and x2 (k) in the microphone output signal y (k) become visible. Diagrams D4 and D5 show the transfer characteristics for the two sound signals x1 (k) and x2 (k), respectively. In this case, the signal resulting from the sound signal x2 (k) has a greater attenuation over large parts of the considered frequency range than the signal resulting from the sound signal x1 (k). Thus, x2 (k) is attenuated more than x1 (k) by the adaptive directional microphone.

Aus den resultierenden, in den Diagrammen D4 und D5 dargestellten Übertragungskennlinien können auch die Übertragungsfunktionen H1 und H2 und damit die Dämpfung für die jeweilige Signalquelle bestimmt werden.Out The resulting transfer characteristics shown in diagrams D4 and D5 may also be the transfer functions H1 and H2 and thus the damping for the respective signal source can be determined.

Selbstverständlich lässt sich das gezeigte Prinzip prinzipiell auf beliebig viele Schallquellen erweitern.Of course, the shown Principle expand to any number of sound sources.

Claims

Method for measuring the adaptive power of an adaptive directional microphone ( 1 ), which is sonicated simultaneously from at least two sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) and supplies an output signal (y (k)), - wherein the sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) different sound signals (x1 (k) , x2 (k), x3 (k), x4 (k)), such that the signal components contained in the output signal (y (k)) of the sound signals (x1, x1) emitted by the sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) are separable, - whereby the signal components are separated, - where from the separate signal components, the frequency- and direction-dependent attenuation for the respective sound signal (x1 (k) , x2 (k), x3 (k), x4 (k)).

The method of claim 1, wherein the of the sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) at least approximately are orthogonal to each other.

The method of claim 1 or 2, wherein the of Sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) emitted sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) by filtering an excitation signal (AS) with complementary Comb filters (KF1, KF2) are generated.

The method of claim 1 or 2, wherein the of Sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) emitted sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) of at least one signal generator in such a way be generated that their cross-correlation function at least in Essentially zero results.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the adaptive directional microphone ( 1 ) is sonicated by a first sound source (Q1) from the 0 ° direction and is sonicated by a second sound source (Q2) from the 90 ° direction and is sonicated by a third sound source (Q3) from the 120 ° direction.

The method of claim 5, wherein the adaptive directional microphone ( 1 ) is sonicated by a fourth sound source (Q4) from the 180 ° direction.

Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 6, having at least two sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) by means of which an adaptive directional microphone ( 1 ) is soundable simultaneously from different directions, means for generating sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) for the sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4), wherein the sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) are dissimilar to each other, as well as means for recording and evaluating the output from the adaptive directional microphone ( 1 ) generated output signal (y (k)), which are formed such that in the output signal (y (k)) signal components of the sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) emitted sound signals (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) are separated and from the separate signal components, the frequency and direction-dependent attenuation for the respective sound signal (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k )) is determinable.

Apparatus according to claim 7, which is designed such that the adaptive directional microphone ( 1 ) is simultaneously soundable from the 0 ° direction, the 90 ° direction and the 120 ° direction.

Apparatus according to claim 8, which is designed such that the adaptive directional microphone ( 1 ) is also simultaneously soundable from the 180 ° direction.

Device according to one of claims 7 to 9, wherein the of sound sources (Q1, Q2, Q3, Q4) simultaneously (x1 (k), x2 (k), x3 (k), x4 (k)) are orthogonal to each other.