DE19910372A1

DE19910372A1 - Individual outer ear tube audio transfer function measurement

Info

Publication number: DE19910372A1
Application number: DE19910372A
Authority: DE
Inventors: Florian M Koenig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 1999-11-04

Abstract

The method involves sensing the individual ear anatomy of a certain person in three-dimensions using devices performing sweep or pulse measurements which are not frequency dependent in the audible range to produce an individual ear anatomy data set. The method involves sensing the individual ear anatomy of a certain person in three-dimensions using devices performing sweep or pulse measurements which are not frequency dependent in the audible range to produce an individual ear anatomy data set. This is directly converted into an outer tube transfer function and phase characteristic data set with acoustic ear models. Comparison with two database data and interpolation between two transfer functions are performed and/or computation of the transfer function is subjected and/or combined with modeling of the outer tube directional characteristic using the database data Independent claims are also included for a method of determining the data set for a human ear anatomy, composing a data set from individual samplings, combining and approximating a data set using a database of a number of people, transforming from the anatomy region into the acoustic region producing the database, direct generation of a transfer function data set, reducing system costs, optimizing modeling and determining the skin/hair characteristic.

Description

Die Erfindung betrifft eine individuelle Außenohr-Übertragungsfunktions-Bestimmung ohne zugehörige, übliche, akustische Probanden-Vermessung im Hörfrequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dies verfährt erfindungsgemäß nach einer 3D-Abtastung der für die Hörrichtungserkennung wesentliche Anatomie des Oberkörpers, Torso's, Kopfes sowie Ohrmuschel (Pinna) mittels mindestens einer monochromatischen Lichtquellen (z. B. Laser) oder Ultraschall oder andersgearteter Wellen-Sender-Empfangseinheiten ab Frequenzen oberhalb 100.000 Hz. In der vorliegenden Erfindung folgt hiernach ein Datenvergleich der vorliegenden, individuellen, menschlichen Anatomie mit den gegebenen Abtastungen (Datenbank), welche mit parallel gegebenen, zahlreichen, akustische Außenohr-Übertragungs funktions-Bestimmungen an Menschen via Sonden-Mikrofon-Messungen im reflexionsarmen Raum zur Verfügung stehen. Bei zu erwartender Nichtidentität des individuellen Anatomie-Datensatzes (vgl. zu Datenbank mit X Menschen, also auch gespeicherter Außenohr-Übertragungsfunktionen) folgt nun eine Interpolation zwischen mindestens zwei zum individuellen Anatomie-Datensatz ähnlichen Datenbank-Anatomie-Daten sätzen. Erfindungsgemäß ist hieraus der Außenohr-Übertragungsfunktions-Daten satz in anatomischen Datensätzen wie nachstehend ermittelt: Die gefundenen, mindestens zwei, zum vorgegebenen, anatomischen Individuum maximal ähnlichen Anatomie- bzw. Geometrie-Datensätze (Datenbank) unterliegen einer interpolierenden Anatomie-Datenverknüpfung, woraus sich die gesuchten, individuellen akustischen Außenohr-Übertragungsfunktions-Daten in Form eines "mittleren Datenwertes" zu einer und/oder mehrerer der simulierten, individuelle 3D-Schallereignis-Richtungen über eine Verknüpfung der bestehenden Außenohr-Übertragungsfunktionen (wie beschrieben, parallel zur Anatomie-Datenbank gegeben) und/oder über eine Vernetzung bzw. Interpolation der modellierten, menschlichen Richtungsfilter-Außen ohr-Anatomien und deren akustische Wirkung in Form der Außen ohr-Übertragungsfunktionen errechnen.The invention relates to an individual outer ear transmission function determination without associated, usual, acoustic test person measurement in the hearing frequency range of 20 Hz to 20 kHz according to the preamble of claim 1. This procedure According to the invention after a 3D scan for the hearing direction recognition essential anatomy of the upper body, torso, head and auricle (Pinna) by means of at least one monochromatic light source (e.g. laser) or ultrasound or other types of wave transmitter-receiver units from frequencies above 100,000 Hz. In the present invention there follows a data comparison of the present individual human anatomy with the given scans (database), which with parallel, numerous, acoustic outer ear transmission Functional determinations on humans via probe-microphone measurements in low-reflection Space is available. If the expected non-identity of the individual Anatomy data set (cf. database with X people, also stored Outer ear transfer functions) an interpolation between at least follows two database anatomy data similar to the individual anatomy data set sets. According to the invention, this is the outer ear transfer function data set in anatomical data sets as follows: The found, at least two, to the given anatomical individual maximum Similar anatomy or geometry data sets (database) are subject to one interpolating anatomy-data link, from which the searched, individual acoustic outer ear transfer function data in the form of a "middle Data value "for one and / or more of the simulated, individual 3D sound event directions by linking the existing outer ear transmission functions (as described, given parallel to the anatomy database) and / or via a Networking or interpolation of the modeled, human direction filter outer Ear anatomies and their acoustic effect in the form of the outside Calculate ear transfer functions.

Im Zuge der Miniaturisierung in der Unterhaltungselektronik sind Datenreduktionen bezüglich einer digitalen 5-Kanal-Ton-Übertragung bereits zu Pilotprojekten fortgeschritten (vgl. DAB oder MPEG Layer III des Institutes für Rundfunktechnik/IRT, München). Dieses Surround-Tonaufnahme- sowie insbesondere Beschallungsverfahren funktioniert derzeit nur über Lautsprecher oder über einen diskret gebauten 4-Kanal-Kopf hörer mit Vorneortung/Surround-Sound-Tonwiedergabe (vom Anmelder). Die Binauraltechnik für die Kopfhörerwiedergabe ermöglicht ferner eine auf Richtungsfilterung beruhende Nachentzerrung von beliebigen Tonsignalen, was auf einer erhebliche Datenbank über vermessene Ohrmuschel-/Kopf-/Torso-/Ober körper-Richtungsfilter-Wirkung fußt. Somit werden die als Kunstkopf-Stereophonie bekannt gewordenen "fast-3D-Hörereignisse" für Virtual-Reality und sonstige Anwendungen wie die räumliche (Tonstudio-) Hörbedingungssimulation (vgl. auch 3D-Auralisierung) via Rechnerunterstützung standard. Hierbei stehen Optimierungen an, die sogar die Drehung des Kopfes über Sensoren aufnehmen und in "real time" mit den vorgegebenen Richtungsfilter-Informationen falten, d. h. digital daten-verknüpfen (vgl. leichte Kopfdrehung um 20 Grad vor Lautsprechern, welche über Kopfhörer bei 1 : 1 Echtheit simuliert werden muß; vom IRT).In the course of miniaturization in consumer electronics there are data reductions with regard to a digital 5-channel audio transmission for pilot projects advanced (see DAB or MPEG Layer III of the Institute for Broadcasting Technology / IRT, Munich). This surround sound recording and, in particular, sound system currently only works via loudspeakers or via a discretely built 4-channel head Earphones with pre-location / surround sound reproduction (by the applicant). The Binaural technology for headphone playback also enables one on Directional filtering based equalization of any sound signals, based on a considerable database on measured auricle / head / torso / upper Body direction filter effect is based. Thus they are known as artificial head stereophony "almost 3D hearing events" for virtual reality and other applications such as the spatial (recording studio) hearing condition simulation (see also 3D auralization) via Computer support standard. Optimizations are pending, even the rotation of the head via sensors and in "real time" with the given Fold directional filter information, i.e. H. digitally link data (cf. easy Head rotation by 20 degrees in front of loudspeakers, which is via headphones with 1: 1 authenticity must be simulated; from IRT).

Klaus Genuit hat in seiner Dissertation an der RWTH Aachen (1984) erstmals eine rechnergestütze Simulation von Hörwirkelementen des u. a. Kopfes sowie Pinna beschrieben, welche zu einem "synthetischen", also technisch vereinfachten Kunstkopf der Firma HEAD ACOUSTICS reifte.Klaus Genuit has one for the first time in his dissertation at RWTH Aachen University (1984) computer-aided simulation of hearing elements of the u. a. Head as well as Pinna described, which lead to a "synthetic", technically simplified artificial head of HEAD ACOUSTICS matured.

Dies alles unterstreicht die Tagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Akustik/ DAGA 1998 mit entsprechenden Arbeiten/Vorträgen zu Themen "Der AUDIS-Katalog menschlicher Außenohr-Übertragungsfunktionen" (J. Blauert) und "Modellierung kopfbezogener Impulsantworten" (R. Sottek).All this underlines the conference of the German Association for Acoustics / DAGA 1998 with corresponding works / lectures on topics "The AUDIS catalog human outer ear transfer functions "(J. Blauert) and" Modeling head-related impulse responses "(R. Sottek).

Nach Jens Blauert (Räumliches Hören; 1972 etc.) müssen jedoch die für eine elivationsfreie Vorneortung nötigen Außenohr-Übertragungsfunktionen 1 dB genau realisiert sein, was mit einer "mittleren" oder aus einem kleinen Katalog von gestellten Übertragungsfunktion z. B. eines gängigen DOLBY-Surround-Kopfhörer-Vorverstärkers namens LUCAS (Sennheiser) zu unergiebigen 3D-Hörereignissen führt!According to Jens Blauert (Spatial Hearing; 1972 etc.), however, for one Elimination-free pre-location requires the outer ear transmission functions to be 1 dB accurate be realized what is provided with a "medium" or from a small catalog Transfer function z. B. a common DOLBY surround headphone preamplifier called LUCAS (Sennheiser) leads to inefficient 3D listening events!

Ferner ist herauszuheben, daß für eine geplante Kommerzialiserung des Mehrkanaltons (via Kopfhörer) weltweit eventuell 20 bis 30 reflexionsarme Instituts-Meßräume zur Verfügung stehen, welche zur Messung der dreidimensional-varianten Außen ohr-Übertragungsfunktionen nötig wären. Folglich müßten Millionen bis Milliarden Menschen in der Zukunft solche über einen Tag dauernde Meßprozeduren in den wenigen, gegebenen Meßräumen erdulden; vollkommene Überlastung oder 3D-Sound nur ein Privileg für Hochsituierte (derzeitige Kosten für eine 360-Grad-Katalog von Außenohr-Übertragungsfunktionserfassung in Deutschland ca. DM 2000,-)!It should also be emphasized that for a planned commercialization of the multi-channel sound (via headphones) possibly 20 to 30 low-reflection institute measuring rooms worldwide Are available for measuring the three-dimensional exterior ear transmission functions would be necessary. Consequently, millions would have to billions People in the future have such measurement procedures in the day that take a day suffer a few given measuring rooms; complete overload or 3D sound just a privilege for the high-off (current cost of a 360-degree catalog of Outer ear transmission function recording in Germany approx DM 2000, -)!

Aus der angewandten Infrarot-/Laser-/Ultraschall-/Medizintechnik ist bekannt, daß eine mehrdimensionale Oberflächen-Abtastung von Gegenständen zur Verfügung stehen (Informationen aus dem "Institut für Angewandte Optik, Friedrich-Schiller-Universität zu Jena). Folglich sollte dies für eine geometrische 3D-Erfassung der wesentlichen Hör-Anatomie zur Verfügung stehen.It is known from the applied infrared / laser / ultrasound / medical technology that a multi-dimensional surface scan of objects is available (Information from the "Institute for Applied Optics, Friedrich Schiller University Jena). Consequently, this should be essential for a geometric 3D capture Hearing anatomy are available.

Zur o.g. DAGA 1998 wurde von Otto von Estorff über eine spezielle Methode berichtet, welche über kleinste Elemente-Darstellungen bzw. Rasterung eine mathematische Simulation von oberflächen-komplexen Strukturen in der Akustik ermöglicht wird, was u. a. bei ungewollten Wandler-Schwingverhalten zu erfolgreichen Membran-Gestaltungs-Ge genmaßnahmen führte. Hierbei handelt es sich um sogenannte infinite und/oder finite infinite Elemente(-Modelle).To the above DAGA 1998 was reported by Otto von Estorff about a special method which is mathematical using the smallest element representations or grid Simulation of surface-complex structures in acoustics enables what u. a. in the case of unwanted transducer vibration behavior to successful membrane design Ge countermeasures. These are so-called infinite and / or finite infinite elements (models).

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Überlastung von Meßräumen und den teueren Meßzeit-Aufwand zu reduzieren, geschweige denn zu eliminieren und eine simple, (von z. B. Störgeräuschen) ortsunabhängige Außenohr-Übertragungsfunktions-Datenerfassung (360 Grad Datenkatalog) zu ermöglichen, was durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 dargelegt ist.The object of the invention is to overload measuring rooms and the expensive ones Reduce measuring time, let alone eliminate it and a simple, (from e.g. B. Noise) location-independent outer ear transfer function data acquisition (360 degree data catalog) to enable what is characteristic of the Claim 1 is set out.

Wesentlich ist, daß, bei zur Verfügungstellung einer Datenbank mit Hör-Anatomie- und Außenohr-Übertragungsfunktions-Datensätzen (ab jetzt in diesem Teil mit AÜD abgekürzt) für eine individuelle Erstellung von AÜD, keine akustische Messung, sondern aufwands-/zeitvereinfacht, eine Abtastung der individuellen Hör-Anatomie genügt, um diesen gesuchten, individuellen Datensatz rechnerisch zu ermitteln, was in Anspruch 2 dargelegt ist.It is essential that when a database with hearing anatomy and Outer ear transfer function data sets (from now in this part with AÜD abbreviated) for an individual creation of AÜD, no acoustic measurement, but Simplified effort / time, one scan of the individual hearing anatomy is enough to to arithmetically determine this sought-after, individual data record, which in claim 2 is set out.

Im weiteren ist durch-die Ansprüche 3 bis 5 die dreidimensionale Abtastung der Hör-Anatomie (ab jetzt mit HA abgekürzt), überwiegend bezogen auf optische Methoden, beschrieben.Furthermore, the three-dimensional scanning of the Hearing anatomy (abbreviated from now on with HA), mainly related to optical methods, described.

Der entstandene HA-Datensatz ist in einer Vektor- und/oder Matrix-Darstellung gemäß Anspruch 6 beschrieben, welche in Anspruch 7 eine Option offeriert: Die z. B. aufgrund der verwinkelten Ohrmuschel-Helix- und/oder Gehörgang-Partien in Teilflächen untergliederte 3D-Abtastung der menschlichen Hör-Anatomien ist schlußendlich wieder zusammengesetzt in einen Hör-Anatomie-Datensatz.The resulting HA data set is shown in a vector and / or matrix representation Described claim 6, which offers an option in claim 7: The z. B. due of the angled auricle helix and / or auditory canal parts in partial areas subdivided 3D scanning of the human hearing anatomy is finally back composed into a hearing anatomy data set.

Über Annäherungsmethoden ist in den Ansprüchen 8 und 9 eine Ermittlung von in der AÜD-Datenbank gespeicherten bzw. zur Verfügung stehenden, geeignet-ähnlichen AÜD dargelegt.About approximation methods in claims 8 and 9 is a determination of in AÜD database stored or available, suitably similar AÜD spelled out.

Mittels der Ansprüche 10 bis 14 ist eine direkte Verknüpfung AÜD und HA-Datensätzen aufgezeigt, welche sämtlich mögliche Hörereignis-Richtungen einschließt, und eine Mittelwertsbildung mit einem Auswahlkriterium aufzeigt und die dabei auftretende, maximal erlaubte, frequenzabhängige Pegel-Schwankungsbreite definiert, und deshalb entscheidet, ob der errechnete (simulierte), mittlere AÜD schon dem gesuchten, individuellen AÜD entspricht oder eine akustik-modell-behaftete Weiterberechnung (mathematische Daten-Annäherung) nötig ist und einen zu korrigierenden Differenzwert in den einzelnen Außenohr-Übertragungsfunktionen des Kataloges/Datensatzes vorgibt.By means of claims 10 to 14 is a direct link AÜD and HA data sets shown, which includes all possible hearing event directions, and one Averaging with a selection criterion and the resulting maximum allowed, frequency-dependent level fluctuation range defined, and therefore decides whether the calculated (simulated) mean PSI is already the corresponds to individual AÜD or an acoustic model-related further calculation (mathematical data approximation) is necessary and a difference value to be corrected in the individual outer ear transfer functions of the catalog / data set pretends.

In den Ansprüchen 15 und 16 ist in den AÜD mittels additiver, frequenz-/hör-richtungs abhängiger Wertekorrektur, die hör-geometrische/-anatomische Differenz und Phasen- /Frequenzgang-Differenz zu den individuellen Datensätzen egalisiert.In claims 15 and 16 is in the AÜD by means of additive, frequency / listening direction dependent value correction, the hearing-geometric / anatomical difference and phase / Frequency response difference equalized to the individual data sets.

In den Ansprüchen 17 und 18 ist der Aufbau und das Managen einer korrespondierenden Datenbank mit AÜD und HA beschrieben, die über eine Vielzahl von Menschen erstellt sind. In claims 17 and 18, the structure and management of a corresponding one Database described with AÜD and HA, which created over a large number of people are.

In den Ansprüchen 19 und 20 wird eine vereinfachte Transformations-Prozedur/-Routine vorgelegt, mit welcher die Korrespondenz zwischen AÜD und HA vorgegeben ist.In claims 19 and 20 is a simplified transformation procedure / routine submitted with which the correspondence between AÜD and HA is specified.

Anspruch 21 legt bei der simulativen Erstellung von einem individuellen AÜD sogenannte finite und/oder finite infinite, mathematische Elemente zugrunde.Claim 21 sets in the simulative creation of an individual AÜD so-called finite and / or finite infinite, mathematical elements.

Sämtliche erfinderischen Darlegungen, hier nochmals wiederholt, welche bis an diese Stelle sowie die fortlaufenden Haupt-/Unteranspruchsumschreibung aufzeigen, schließen sämtliche spektrale (Frequenzgang/Übertragungsfunktionen) und phasenbezogene (also auch Gruppenlaufzeiten) Belange mit ein.All inventive explanations, repeated here again, which up to this Show position and the continuous main / sub-claim description, close all spectral (frequency response / transfer functions) and phase-related (ie also group terms) concerns.

In naher Zukunft liegen hinreichend Daten über eine Vielzahl von geometrisch sowie akustisch "vermessener" Menschen vor. Dies geht einher mit den über das Hören zunehmend gesammelten, psychoakustischen Erfahrungen, welche einen vergrößerten "Hörmodell-Schatz" aufbaut. Folglich ist anzunehmen, daß itterative Annäherungen zu gesuchten, individuellen AÜD mittels vorgegebener Hör-Anatomien und der bereitgehaltenen AÜD-Datenbank-Sammlung in den Hintergrund tritt und ein direkter AÜD-Berechnungsweg eingeschlagen wird. D.h., daß eine individuelle AÜD gemäß Anspruch 22 unmittelbar aus dem vorgegebenen Datensatz der menschlichen Hör-Anatomie und den besagten Hörmodellen berechnet (verknüpft) bzw. transformiert und bereits heute ermöglichbar ist (siehe DAGA 1998), jedoch aufgrund des interdiziplinären Meß- und Berechnungsaufwandes übersehen wurde. Dies entspricht auch dem optimierten Verfahrensendziel!In the near future there will be sufficient data on a variety of geometrical as well acoustically "presumptuous" people. This goes hand in hand with hearing increasingly collected psychoacoustic experiences, which enlarged one "Hörmodell-Schatz" builds up. Hence, it can be assumed that iterative approaches too sought, individual AÜD by means of predetermined hearing anatomies and the prepared AÜD database collection takes a back seat and a more direct AÜD calculation path is taken. This means that an individual AÜD according to Claim 22 directly from the given record of human Hearing anatomy and the hearing models in question are calculated (linked) or transformed and is already possible today (see DAGA 1998), but due to the interdisciplinary Measurement and calculation effort was overlooked. This also corresponds to that optimized process end goal!

Andererseits läßt sich der Aufwand des erfinderischen Verfahrens reduzieren, was in Anspruch 23 und 24 dargelegt ist und eine "manuelle" Vermessung sowie Teilbereichs-Ab tastung von menschlichen Anatomien vorschreibt, also z. B. der Oberkörper und Kopf mittels Zentimeterband "manuell" vermessen sowie vor oder nachher per Ablaserung die Probanden-Pinna (Ohrmuschel) geometrisch vermessen ist. Rechnergestützt findet danach eine Verknüpfung der Teildaten zu einem Gesamtanatomiedatensatz statt. Dies ist vereinfachend erlaubt, da die Pinna den höchsten Grad an Varianz aufweist; hingegen der Kopf und Oberkörper (Torso) sind formähnlich, aber altersabhängig in ihrer Größe unterschiedlich "gewachsen" (vgl. Erwachsener und Kind).On the other hand, the outlay of the inventive method can be reduced, which in Claim 23 and 24 is set out and a "manual" measurement and sub-area prescribing human anatomies, e.g. B. the upper body and head using a centimeter tape "manually" measure and before or after by lasering the Subject pinna (pinna) is measured geometrically. Computer-aided finding then the partial data are linked to form a total anatomy data set. This is Simplified allowed, since the Pinna shows the highest degree of variance; however the Head and upper body (torso) are similar in shape, but their size depends on age "grown" differently (cf. adult and child).

Mit Anspruch 25 ist beschrieben, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf die "weniger harten" bzw. "diffusen" Reflexionseigenschaften von Haut und Haaren eingeht und in die Transformationsalgorithmen mit aufnimmt. Anders gesagt: Für bestimmte spektrale Anteile der Hörsignale (im Audiobereich von ca. 20 Hz bis 20 kHz) stellt der Mensch kein "hartes" Reflexionsmedium dar, wie u. a. eine Betonmauer oder ein Glasspiegel sondern absorbiert in Abhängigkeit von der Frequenz unterschiedliche Schallsignalanteile variierend stark. With claim 25 it is described that the inventive method to the "less hard "or" diffuse "reflective properties of skin and hair enters and into the Includes transformation algorithms. In other words: for certain spectral Humans provide portions of the audible signals (in the audio range from approx. 20 Hz to 20 kHz) is not a "hard" reflection medium, as u. a. a concrete wall or a glass mirror but absorbs different ones depending on the frequency Sound signal components vary strongly.

Ein zum o.G. zugehöriges Haut-/Haar-Beschaffenheits-Erfassungsverfahren ist in Anspruch 26 bis 28 dargelegt, was für die jeweiligen Körperpartien aufgelöst die unterschiedlichen, akustischen Reflexions-/Absorbtionseigenschaften der HA bestimmt und in die hörmodell-bezogene Transformation von anatomischen Daten in pegel-zeit frequenz-verknüpften Daten mit einbindet.One to the o.G. associated skin / hair texture detection method is in Claims 26 to 28 set out what resolved for the respective body parts different acoustic reflection / absorption properties of the HA determined and in the hearing model-related transformation of anatomical data in level time integrates frequency-linked data.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verknüpfung der anatomischen, menschlichen Vorgaben mit seinen Außenohr-Übertragungsfunktionen (zusammen) und steht hierbei im Vordergrund (Datenbank), zumal eine spätere Berechnung von individuellen Außenohr-Übertragungsfunktionen (ab jetzt mit "AÜ" abgekürzt) aus der geometrischen Abtastung der personen-spezifischen Anatomie, verknüpft mit Außenohr-Modellen sowie der AÜ-Datenbank und parallel gegebenen Anatomie-Datenbank somit grundsätzlich bzw. erfindungsgemäß erst möglich ist.This task is solved by linking the anatomical, human Specifications with its outer ear transfer functions (together) and stands here in the foreground (database), especially since a later calculation of individual Outer ear transfer functions (abbreviated from now on with "AT") from the geometrical Scanning of the person-specific anatomy, linked with outer ear models as well the AT database and the anatomy database given in parallel or is only possible according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing; show it:

Fig. 1 ein Flußdiagramm der Folgeschritte sowie deren Verkünpfungswege/ -prozeduren bei einer Außenohr-Übertragungsfunktions-Erfassung durch eine Anatomie-Abtastung und Verknüpfung von Datenbank-Informationen, welche eine beliebige Anzahl von AÜ, zusammen mit menschlichen Anatomien sowie Modellen der menschlichen Hörgeometrien, also über die Median-/Vertikal- /Frontalebene des räumlichen bzw. 3D-Hörens einschließt. Fig. 1 is a flowchart of the subsequent steps and their Verkünungswege / procedures in an outer ear transmission function detection by anatomy scanning and linking of database information, which any number of AT, together with human anatomies and models of human hearing geometries, so over the median / vertical / frontal level of spatial or 3D hearing.

Fig. 2 die Bestimmung von Außenohr-Übertragungsfunktionen nach der üblichen, akustischen Methode mittels Sondenmikrofon-Messung gegenübergestellt zum erfindungsgemäßen Weg mit Abtastung der Hör-Anatomie sowie hörmodell- bezogene Transformation der geometrischen Daten in den Frequenz-Zeitbereich. Fig. 2 shows the determination of outer ear transfer functions according to the customary method by means of acoustic probe microphone measurement compared with the inventive way with scanning of the auditory anatomy and related hörmodell- transformation of the geometrical data in the frequency-time domain.

Fig. 3 die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, von der Abtastung über die Daten-Transformation mit personen-individuell- fallabhängigen Lösungs- bzw. Bestimmungsweg-Aufteilungen. Fig. 3, the individual steps of the method according to the invention, individual- person by the scanning of the data transformation with case-dependent solvent or destination route splits.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Basisdatenbank-Entwicklung über vermessene, beliebig viele (gesammelte) AÜD und (korrespondierende) HA, die Bezugsziffer 2 den vorwiegend optischen Abtastvorgang am menschlichen Individuum (anstatt einer akustischen Messung), die Bezugsziffer 3 einen bzw. den gesuchten, individuellen, dreidimensional ausgelegten Datensatz mit Außenohr-Über tragungsfunktionen, die Bezugsziffer 4 die wesentlichen, psychoakustischen Hör-Modelle (welche eine Simulation der form-vorgegebenen AÜD mittels HA beschreiben), die Bezugsziffer 5 eine Datenbank mit einer Vielzahl von gemessenen, menschlichen Außenohr-Übertragungsfunktionen (Kataloge), die Bezugsziffer 6 eine Datenbank mit einer Vielzahl von abgetasteten menschlichen HA, die Bezugsziffer 7 den Weg und/oder die Gültigkeit von ermittelten Basisdaten in Form von Messungen und Abtastungen (hinsichtlich der Bezugsziffer 1), die Bezugsziffer 8 den vorzunehmenden Datenvergleich bzw. Datenweg von abgetasteten HA-Daten/HA-Datensatz mit jenen der Datenbanken bezüglich AÜD und HA (hinsichtlich Bezugsziffern 5 und 6) und die Bezugsziffer 9 einen Direktzugriff von Hörakustik-Modellen, welche erst eine Transformation (oder direkte Datenüberführung) von menschlichen HA zu den zugehörigen/ korrespondierenden Außenohr-Übertragungsfunktionen bzw. der menschlichen Richtcharakteristik über eine Interpolation (itterativ) ermöglichen; dies alles in dreidimensionaler Ausführung über samtliche Hörrichtungen der Median-/Vertikal-/Horizontalebene.In Fig. 1, reference numeral 1 designates a basic database development through surveyed, any number (collected) Aued and (corresponding) HA, the reference numeral 2 the predominantly optical scanning on the human subject (rather than an acoustic measurement), numeral 3 a or the sought-after, individual, three-dimensionally designed data record with outer ear transmission functions, the reference number 4 the essential, psychoacoustic hearing models (which describe a simulation of the form-prescribed AÜD using HA), the reference number 5 a database with a large number of measured, human Outer ear transfer functions (catalogs), the reference number 6 a database with a large number of scanned human HA, the reference number 7 the path and / or the validity of determined basic data in the form of measurements and scans (with reference number 1 ), the reference number 8 den Data comparison or data path to be carried out by abgeta permanent HA data / HA data set with those of the databases regarding AÜD and HA (with reference numbers 5 and 6 ) and reference number 9 direct access of hearing acoustic models, which only a transformation (or direct data transfer) from human HA to the associated / enable corresponding outer ear transfer functions or the human directional characteristic via an interpolation (itterative); all in a three-dimensional version across all listening directions of the median / vertical / horizontal plane.

Wie bereits erörtert, wird heutzutage die individuelle Bestimmung eines Kataloges von Außenohr-Übertragungsfunktionen (= AÜ) in einem (weniger vorhanden) akustisch reflexionsarmen Meßraum durchgeführt und bedarf einen hohen Zeit-/Kostenaufwand, was bislang noch gegen die kommerzielle Einführung der kopfbezogenen 3D- bzw. Surround-Sound-Tonwiedergabe spricht (vgl. u. a. DAB mit 3/2-Verfahren oder Heimkino via DOLBY-A3; Lautsprecher-Kopfhörer-Raumklang-Kompatibilität?!).As already discussed, the individual determination of a catalog by Outer ear transmission functions (= AT) in one (less available) acoustically low-reflection measuring room and requires a lot of time / costs, what so far against the commercial introduction of head-related 3D or Surround sound reproduction speaks (see, among other things, DAB with 3/2 method or home theater via DOLBY-A3; Speaker-headphone surround compatibility ?!).

Erfindungsgemäß sollen diese aufwendigen Einzelmessungen [1] auf Basis einer Groß- /Verbundsuntersuchung über eine Vielzahl von Menschen zur Erstellung einer Datenbank [5, 6] von AÜ sowie korrespondierenden, zugehörigen, menschlichen Anatomien (Hörphysionomien) ersetzt werden durch » ein Abtasten der HA bzw. Hör-Anatomie [2] mit nachfolgender, hörmodell-bezogener Simulation bzw. Berechnung [4] des individuellen Kataloges von AÜ [3]. Ein Datenvergleich [8] der abgetasteten HA-Datensatzes mit Jenen in der Datenbank sowie nachfolgende Errechnung [9] des individuellen AÜ-Datensätzen sind die Prozedur-Abläufe, welche eine orts- /zeitunabhängige Erfassung der AÜ ermöglichen. Nochmals mit anderen Worten: Die zukünftige, erfindungsgemäße Aufwandsreduzierung beruht auf eine an z. B. 1000 beliebigen Menschen jeweils vorgenommene Abtastung der Höranatomie sowie nachfolgende oder vorweg realisierte AÜ-Messungen über alle wesentlichen Hör ereignis-Richtungen; Zusammenstellung in besagte AÜ-/HA-Datensätze und Speicherung in die Datenbank.According to the invention, these complex individual measurements [ 1 ] based on a large-scale / group study of a large number of people to create a database [ 5 , 6 ] of AT and corresponding, corresponding, human anatomies (hearing physiology) are to be replaced by »scanning the HA or Hearing anatomy [ 2 ] with subsequent, hearing model-related simulation or calculation [ 4 ] of the individual catalog of AÜ [ 3 ]. A data comparison [ 8 ] of the scanned HA data set with those in the database as well as subsequent calculation [ 9 ] of the individual AT data sets are the procedure sequences which enable the AT to be recorded regardless of time or place. In other words, the future cost reduction according to the invention is based on a z. B. 1000 arbitrary people each made a scan of the hearing anatomy as well as subsequent or previously realized over-the-air measurements over all essential hearing event directions; Compilation in said AT / HA data records and storage in the database.

Anhand eines gängigen Beispieles sei dies nun aufgezeigt: Eine bestimmten Person unterliegt mittels technischer Meßverfahren einer 3D-Abtastung [2] des Oberkörpers/ Torsos/Kopfes und der Ohrmuschel (Pinna, nach Möglichkeit inklusive Gehörgang ca. 5 Millimeter einwärts). Die Person weist eine Besonderheit anhand einer Verletzung an der rechten Pinna-Helix-Partie des Ohres auf. Dabei ist aufgrund der technischen Sende-Empfangs anlage eine Abtastwellenart vorgegeben, die via longitudinaler oder transversaler Wellen-Aussendung sowie sensorischem Empfang, eine computer-hard software-gestützte 3D-Darstellung von geometrischen Formgebungen ermöglicht. Schwierig darzustellende Bereiche, wie die (oftmals) eingerollte Ohrmuschel-Helix oder der nach innen fallende Gehörgang sind über mehrere Abtastungen, d. h., Teil flächen-Abtastungen erfolgt und werden danach zu einem Hör-Anatomie-Datensatz wieder zusammengefügt (eine 3 D-Gesamt-Abtastfläche besteht aus diversen Einzelflächen). Vorzugsweise geschieht diese Abtastung per infrarot-optischer Meßverfahren (u. a. IR-Interferometrie) oder auch Laserlicht-Aussendung und Laserlichsensor/-empfänger (per monochromatischem Licht). Im übrigen stehen hierzu zwei oder drei dieser Vorrichtungen zur Verfügung, um o.g., gekrümmte, innere, verdeckte Passagen beispielsweise der Ohrmuschel (< Helix) oder des Gehörganges ohne Abschattung (div. tote Meß-/Abtastbereiche) dreidimensional erfassen zu können. D.h., daß der Proband/ Mensch zeitlich schnell, also mittels eines Lichtimpulses 3D-abgetastet und/oder sinnvoll fixiert ist, um geometrisch-ausmaßverändernde Probanden-Bewegungen zu vermeiden. Folglich ist eine weniger hohe Auflösung (in Millimeter) der weniger hochkomplexen Oberkörper-Kopf-Strukturen gegeben. Hiergegen ist eine z. B. mikrometer-genaue Auflösung der Pinna etc. vorgegeben. Um die zu vermessenden Person nicht zu lange in eine verharrende Ruhelage zu zwingen ist eine stückweise Abtastung von Körper-Einzelpartien vorgesehen, welche diese nachfolgend, rechnergestützt via gegebener Körper-Überlappungspartien wieder zusammen-/ aneinandergesetzt und damit dem individuellem Hör-Anatomie-Datensatz [2] ermittelt.This is now shown using a common example: A certain person is subject to a 3D measurement [ 2 ] of the upper body / torso / head and the auricle (Pinna, if possible including the ear canal approx. 5 mm inwards) using technical measurement methods. The person has a peculiarity due to an injury to the right Pinna helix area of the ear. Due to the technical transceiver system, a scanning wave type is specified, which enables a computer-hard software-based 3D representation of geometric shapes via longitudinal or transverse wave transmission and sensory reception. Areas that are difficult to visualize, such as the (often) rolled-in auricle helix or the inward-facing auditory canal, were carried out over several scans, ie partial area scans and were then combined again to form a hearing anatomy data record (a 3D total Scanning area consists of various individual areas). This scanning is preferably carried out using infrared-optical measuring methods (including IR interferometry) or laser light emission and laser light sensor / receiver (using monochromatic light). For the rest, two or three of these devices are available in order to be able to three-dimensionally record the above, curved, inner, concealed passages, for example of the auricle (<helix) or the auditory canal without shadowing (various dead measuring / scanning areas). This means that the subject / person is 3D-scanned quickly and / or sensibly fixed by means of a light pulse in order to avoid geometrical-dimensional changes in subject movements. This results in a less high resolution (in millimeters) of the less complex upper body-head structures. Against this is a z. B. micrometer-precise resolution of the Pinna etc. specified. In order not to force the person to be measured into a persistent resting position for a long time, a piece-by-piece scan of individual body parts is provided, which is then put together / back together again with the aid of the computer via given body overlap parts and thus the individual hearing anatomy data set [ 2 ] determined.

Als nächster Schritt folgt nun der Vergleich [8, 9] der abgetasteten Daten bzw. des individuellen HA-Datensatzes mit jenen der Datenbank: Im vorgegebenen Beispiel sind bei dem rechnerischen HA-Vergleich [8] drei, basierend auf computer-gespeicherte Hörmodelle [4], sinnvoll nahe kommende, d. h. maximal ähnliche [9] HA ermittelt. Die ermittelten drei HA-Datensätze unterliegen nun einer Mittelwertsbildung [9] mit nachfolgender Transformation [4] in den AÜ-Darstellungsbereich.The next step is the comparison [ 8 , 9 ] of the sampled data or the individual HA data set with that of the database: In the example given, the arithmetical HA comparison [ 8 ] includes three, based on computer-stored hearing models [ 4 ], meaningfully approximate, ie maximally similar [ 9 ] HA determined. The determined three HA data sets are now subject to averaging [ 9 ] with subsequent transformation [ 4 ] into the AT display area.

Desgleichen, jedoch zunächst die drei Datensätze vom HA-Darstellungsbereich in den AÜ-Darstellungsbereich transformiert, geschieht (eine Mittelwertsbildung) über alle Hörereignis-Richtungen (abgekürzt = HR); d. h., je HR einzeln anhand der drei Datensätze errechnet. Im vorliegenden Fall errechnet sich ein frequenzbereichs abhängiger, überhöhter HA-AÜ-Differenzwert von 2, 8 dB. Die Anzahl der drei Datenbank-HA-Datensätze [6] zeigt nebenbei auf, daß die Person einen über 1,5 cm großen Abschnitt der Pinna (bei einem Unfall) verloren hat. In der Datenbank wurde bislang ein solcher Fall nicht abgespeichert und erzwingt eine Simulation [4] bzw. Interpolation [9] der HA zur Erstellung des gesuchten, individuellen AÜ-Datensatzes [3].Similarly, but first transforming the three data sets from the HA display area to the AT display area, an average is formed across all directions of the hearing event (abbreviated = HR); that is, calculated individually for each HR using the three data records. In the present case, a frequency range dependent, excessive HA-AÜ difference value of 2.8 dB is calculated. The number of three database HA data records [ 6 ] also shows that the person has lost a section of the Pinna that is over 1.5 cm (in the event of an accident). Such a case has not yet been saved in the database and requires a simulation [ 4 ] or interpolation [ 9 ] of the HA to create the desired individual AT data record [ 3 ].

Folglich ist die Richtcharakteristik der vorliegenden Personen im AÜ-Frequenzbereich, ungefähr oberhalb 1 kHz über die Medien-/Vertikal-/Horizontalebene, erhöht abweichend; im Ausführungsbeispiel ist ein Schwellwert für eine Weiterberechnung von 1 dB Differenzwert (= DIFF) zwischen Datenbank- und individueller AÜ vorgegeben. Falls dies nicht vorgegeben wäre (DIFF < 1 dB über alle HR), würde eine umgehende Transformation des aus den drei Datensätzen errechneten, mittleren HA-Datensatzes (vom HA-Darstellungsbereich) mittels der Hörmodelle [4] in den AÜ-Darstellungsbereich geschehen; der gesuchte, individuelle AÜ-Datensatz wäre somit erfindungsgemäß errechnet. As a result, the directional characteristics of the present persons in the AT frequency range, approximately above 1 kHz above the media / vertical / horizontal level, are increased and deviate; In the exemplary embodiment, a threshold value for a further calculation of a 1 dB difference value (= DIFF) between the database and the individual AT is specified. If this were not specified (DIFF <1 dB over all HR), the mean HA data set (from the HA display area) calculated from the three data sets would be immediately transformed into the AT display area using the hearing models [ 4 ]; the desired individual AT data record would thus be calculated according to the invention.

Darüber hinaus ist bei einer zu erwartenden Zukunftsroutine (bezüglich ausreichend gesammelter HA-/AÜ-Datensätze und Optimierung der Genauigkeit/Auflösung von Hörmodellen) erfindungsgemäß herauszuheben, daß nach einer erstellten Abtastung der individuellen HA (Datensatz) eine sofortige, hörmodell-bezogene Direkt-Berechnung des individuellen AÜ-Datensatzes (Transformation des individuellen HA-Datensatzes in den AÜ-Darstellungsbereich) höchst-schnell erfolgt!In addition, with an expected future routine (regarding sufficient collected HA- / AT data sets and optimization of the accuracy / resolution of According to the invention, it should be emphasized that after a scan of the individual HA (data set) an immediate, hearing model-related direct calculation of the individual AT data set (transformation of the individual HA data set into the AT display area) is done very quickly!

Im Fortgang der erfindungsgemäßen Berechnungsprozedur gehen nun die geometrischen Differenzen zwischen dem mittleren Datensatz der Datenbank mit Jenem des Individuums [2] ein in HA-Korrekturwerte, welche nachfolgend transformiert [9] sind über die Hörmodelle in die jeweiligen, einzelnen AÜ-Korrekturwerte. D.h., daß die über die Hörmodelle [4] manifestierten und hier vorgegebenen HA-Form-/Größendifferenzen wellenlängen-bezogen Einfluß nehmen auf das frequenzabhängige, individuelle (gesuchte) Resonanz- und Dämpfungsverhalten der Hör-Richtcharakteristik. D.h., ferner fallbezogen, daß der wegfallende Helixbereich (1,5 cm) an der Pinna über die Hörmodelle [4] z. B. eine Reduktion der üblichen Senke bei 8 bis 10 kHz für die Hörrichtung horizontal-vorne ergibt. So ist über den gesamten Katalog der berechneten, mittleren AÜ und über alle HR ein Phasen-/Pegelkorrekturwerte, in Abhängigkeit von der Frequenz, additiv eingerechnet. Demnach ist nach der Addition die Berechnung des gesuchten, individuellen Außenohr-Übertragungsfunktions-Datensatzes (über alle HR) erfindungsgemäß abgeschlossen.In the course of the calculation procedure according to the invention, the geometric differences between the middle data set of the database and that of the individual [ 2 ] are incorporated into HA correction values, which are subsequently transformed [ 9 ] into the respective individual AT correction values via the hearing models. This means that the HA shape / size differences manifested via the hearing models [ 4 ] and specified here have a wavelength-related influence on the frequency-dependent, individual (sought) resonance and damping behavior of the directional characteristic. Ie, also case-related, that the omitted helix area (1.5 cm) on the Pinna over the hearing models [ 4 ] z. B. results in a reduction of the usual depression at 8 to 10 kHz for the listening direction horizontal-front. For example, a phase / level correction value, depending on the frequency, is included in the total catalog of the calculated, middle AT and all HR. Accordingly, after the addition, the calculation of the sought-after, individual outer ear transmission function data record (over all HR) is completed according to the invention.

Die Genauigkeit dieser (Differenzwert-) Ermittlungen oder auch des o.g. Schwellwertes 1 dB ist durch die Auflösung der besagten, psychoakustischen Hörmodellen begrenzt/ beschrieben und unterliegt (derzeit) einer Optimierung. Ferner vereinfacht zukünftig eine hörmodell-bezogene Direkt-Berechnung eines AÜ-Datensatzes aus der HA den Gesamtaufwand für eine individuelle Einzel-AÜ-Bestimmung und ist schlußendlich das Ziel der Erfindung.The accuracy of this (difference value) determination or the above-mentioned Threshold 1 dB is limited by the resolution of said psychoacoustic hearing models / described and is (currently) subject to optimization. Furthermore, in the future, Direct calculation of a hearing record related to the hearing model from the HA Total effort for an individual single AT determination and is ultimately that Aim of the invention.

Über die Möglichkeit einer ortsunabhängigen, individuellen Bestimmung von Außenohr-Über tragungsfunktionen ohne akustischen Meßaufwand anhand eines prozedur bezogenen Anwendungsbeispieles zur Planung (Vorgaben) einer Soft-Hardware-Lösung der Erfindung:
In den letzten Jahren ergaben sich sprunghafte Entwicklungen im Bereich der digitalen Signalverarbeitung. Hierauf begründet sich eine Vielzahl von ausgereiften Hörmodellen, die Echtzeitsimulation von binauralen, mehrdimensional-räumlichen Klanggeschehen ermöglichen. Nicht zuletzt wurde zur DAGA-Akustiktagung 1998 der AUDIS-Katalog mit menschlichen Außenohr-Übertragungsfunktionen (= AÜ) eine Modellierung kopfbezogener Impulsantworten und "head-tracking" mit einem rotierenden Kunstkopf zur hörer-positionsvariablen Surround-Sound-Tonwiedergabe durch Stereokopfhörer vorgestellt. Dies alles sind Beiträge, um beispielsweise die Beschallung via fünf Lautsprecher (vgl. Rahmenprojekt zum Digital-Audio-Broadcasting = DAB) adäquat durch einen Kopfhörer ersetzen zu können. Ein Manko tritt hierbei jedoch oftmals auf, wenn Probanden keine individuell erstellte, sondern von einer "mittleren" Person herrührende, Kopfhörer-AÜ zur Verfügung steht: Einengungen bzw. die Elivation von sonst räumlichen Hörereignissen via Kopfhörer sind die Folge. Ergo kann auf personen spezifische AÜ-Vorgaben bei freiem Schalleinfall, zugunsten einer vereinfachten, der Kunstkopftechnik vergleichbaren, binauralen Tonsignalentzerrung schwerlich verzichtet werden, um preiswert virtuelles 3D-Audio zu erzeugen. Hinzu kommt derzeit ein grundsätzliches Problem u. a. für die kommerzielle Einführung des zukünftigen, digitalen Mehrkanaltons, nämlich Jedermann weltweit eine individuelle, binaural-räumliche Entzerrung der Kopfhörer-Außenohr-Übertragungsstrecke anbieten zu können. Als Hauptursachen sind die unureichenden Meßraum-Kapazitäten, zu hohe Kosten (ca. US$ 1000,-) und auch der Zeitaufwand für eine Erstellung von AÜ zu nennen.About the possibility of a location-independent, individual determination of outer ear transmission functions without acoustic measurement using a procedure-related application example for planning (specifications) of a soft hardware solution of the invention:
In recent years, there have been rapid developments in the field of digital signal processing. This is the basis for a large number of sophisticated hearing models that enable real-time simulation of binaural, multi-dimensional spatial sound events. Last but not least, at the 1998 DAGA Acoustic Conference, the AUDIS catalog with human outer ear transmission functions (= AT) was presented, modeling of head-related impulse responses and "head-tracking" with a rotating artificial head for listener position-variable surround sound sound reproduction by stereo headphones. These are all contributions, for example, to be able to adequately replace the sound system via five loudspeakers (cf. framework project on digital audio broadcasting = DAB) with headphones. A shortcoming often arises, however, when test subjects do not have individually created headphones, but they come from a "middle" person: Restrictions or the elimination of otherwise spatial hearing events via headphones are the result. Ergo it is hardly possible to do without person-specific OÜ requirements in the event of free sound, in favor of simplified, binaural audio signal equalization comparable to artificial head technology in order to generate inexpensive virtual 3D audio. In addition, there is currently a fundamental problem, among other things, for the commercial introduction of the future digital multi-channel sound, namely to be able to offer everyone worldwide an individual, binaural and spatial equalization of the headphone outer ear transmission link. The main causes are the inadequate measuring room capacities, excessive costs (approx. US $ 1000, -) and also the time required for the creation of AT.

Dieser Beitrag soll erstmals ein Verfahren beschreiben, das die o.g. Kritikpunkte ausschließt und einen auf Außenohr-Modelle basierenden Weg, ohne akustische Sondenmikrofon-Messungen an Probanden in einem schalltoten Raum, aufzeigt.This article is the first to describe a process that the above Criticisms excludes and a path based on outer ear models, without acoustic Probe microphone measurements on test subjects in an anechoic room.

Im einführenden Kontext dieses weiteren Ausführungsbeispieles wurde bereits der Stand der Technik angerissen. Primär greift man heute auf beliebig viele sowie realisierbare, individuelle AÜ etc. zurück welche über die besagten, akustischen Im-Ge hörgangs-Messungen durch Sondenmikrofone erstellt wurden. AÜ finden bekanntlich ihren Ursprung in dem frequenzabhängigen Beugungs-, Abschattungs- und Resonanzverhalten der unterschiedlichen Formgebung des menschlichen Hörsinnes, bestehend im wesentlichen aus der Pinna, dem Kopf sowie dem Oberkörper. Nachrichtentechnisch betrachtet beeinflußt beispielsweise die Concha den Frequenzbereich um 4 kHz oder die Helix bei ca. 9 kHz. D.h., die anatomische Gestaltung des Menschen korrespondiert mit systemtheoretisch beschreibbaren Parametern, eben den AÜ (inklusive Phasen- /Gruppenlaufzeiten, relevant für diese gesamte Arbeit), variierend für jede Richtung des räumlichen Hörens anders. Weiterhin vereinfacht: Die Anatomie der Ohrmuschel, des Kopfes und Oberkörpers beherbergen über die Median-, Horizontal- und Vertikalebene aufgelöst einen Datensatz von AÜ (individuell verschieden). Dies umfassen die eingangs erwähnten Hörmodelle. Exakt hier liegt die Möglichkeit, eine neuartige, alternative Verfahrensschnittstelle einzuführen, welche eine Kommerzialisierung der kopfbezogenen, individuellen Entzerrung von Kopfhörer-AÜ ohne akustischem Meßaufwand ermöglichen: Im Vordergrund steht grundlegend eine Abtastung der menschlich-geometrischen Anatomie vorzugsweise per Laser, Ultraschall oder Mikrowellen. Das sensorisch erfaßte Ergebnis stellt uneinheitliche Tast signal-Reflexionen, hier im Realisierungsbeispiel monochromatische Licht-Reflexionen dar, welche in ihrer Auflösung mit den gesuchten, menschlichen Anatomie-Ober flächenunebenheiten korrelieren bzw. in zugehörige, geometrische Formen rechnergestützt umzurechnen sind. Diese bestimmten, dreidimensionalen Körperanatomien werden danach verfahrens-abschließend in einen Datensatz von AÜ mittels der o.g. Hörmodelle direkt oder itterativ umgerechnet, was schematisch in Fig. 2 nachzuvollziehen ist. Es bestehen nun zwei Verfahrenswege zur AÜ-Bestimmung, die graphisch getrennt gegenübergestellt, eine übliche, akustische Messung "I" und eine alternative, hörmodell-bezogene Transformation von gewonnenen Anatomiedaten "II" zeigen.The prior art has already been touched upon in the introductory context of this further exemplary embodiment. Today one primarily uses as many as possible, as well as feasible, individual ATC etc. which were created by means of the aforementioned acoustic in-the-ear measurements using probe microphones. AÜ is known to originate from the frequency-dependent diffraction, shadowing and resonance behavior of the different shapes of the human hearing, consisting essentially of the pinna, the head and the upper body. From a telecommunications perspective, for example, the concha affects the frequency range around 4 kHz or the helix at approx. 9 kHz. Ie, the anatomical design of the person corresponds to parameters that can be described in terms of system theory, namely the AT (including phase / group running times, relevant for this entire work), varying differently for each direction of spatial hearing. Simplified further: The anatomy of the auricle, head and upper body contain a data set of AT (resolved individually) across the median, horizontal and vertical levels. This includes the hearing models mentioned at the beginning. Exactly here is the possibility of introducing a new, alternative process interface that enables commercialization of the head-related, individual equalization of headphone-AÜ without acoustic measurement effort: In the foreground is basically a scanning of the human-geometric anatomy, preferably by laser, ultrasound or microwaves. The sensed result represents inconsistent tactile signal reflections, here in the implementation example monochromatic light reflections, which correlate in their resolution with the sought-after human anatomy surface irregularities or are to be converted into associated geometric shapes with the aid of a computer. These specific, three-dimensional body anatomies are then converted in a process-final manner into a data set by AT using the above-mentioned hearing models, either directly or iteratively, which is shown schematically in FIG. 2. There are now two methods of determining the AT, which are graphically separated from each other, show a usual acoustic measurement "I" and an alternative, hearing model-related transformation of anatomical data "II".

Die Idee, durch Laser-Abtastung einen Menschen anatomisch zu erfassen ist bereits realisiert worden, jedoch nicht mit nachfolgenden Berechnungen sowie hier vorliegenden, akustisch-anwendungsbezogenen Transformationen von anatomisch-geometrischen Daten in hörrichtungsbezogene Übertragungsmaße (Frequenz- plus Phasengänge). Folglich müßten für eine Umsetzung der vorliegenden, "alternativen" AÜ-Bestimmung nur noch die Daten der Laser-Abtastung mit der Außenohr-Modellierung verknüpft werden. Hierfür sollen ferner wichtige, psychoakustische Fakten sowie mögliche Probleme mit eingebunden sein:
The idea of anatomically detecting a human being by laser scanning has already been realized, but not with the following calculations and the acoustic and application-related transformations of anatomical-geometric data into hearing-related transmission measures (frequency and phase responses). Consequently, only the data from the laser scanning would have to be linked to the outer ear modeling in order to implement the present "alternative" AT determination. For this, important psychoacoustic facts and possible problems should also be included:

- According to JENS BLAUERT, compliance with fluctuations in transmission dimensions is required for an individual within 1 dB over the hearing frequency range, today common practice to aim for from 20 Hz to 20 kHz, in order to minimize To generate directional audio artifacts.
- It can be assumed that not all individual anatomy variances, and consequently also AT variances collected with the aforementioned AUDIS catalog and models instead of a direct transformation of existing ones Anatomies of AT data sets (simplest case) an iterative approximation existing data records that differ with regard to the AÜ and the available knowledge of the acoustic effect of geometric shapes Is taken into account.
- It must cover the entire audio signal transmission path, via the directional characteristic from the outer ear to the playback headphones on an individual Pinna, for individual, binaural equalization.
- The development of a (possibly portable) laser scanning unit is likely significant development effort. Only a series production of the said innovative process proposal would be inexpensive Allow AT provisions.

Hieraus geht hervor, daß für den probandenunabhängig-variablen Fall mehrere Prozedurlaufwege im vorgeschlagenen, neuen Verfahren, je nach Datensatz-Ver gleichbarkeit bzw. Datensatz-Übereinstimmung vorgegeben sein müssen. D.h., daß neben einer eingangs-kostenintensiven Hardware-Entwicklung, Software- Entscheidungsroutinen die eigentliche (Hin- sowie Rück-) Transformation von geometrischen Daten zu AÜ begleiten und bi-direktional als Prüfungsroutine zwischen den Anatomie- sowie AÜ-Bereich hin- und rückführbar gestalten.From this it can be seen that for the subject-independent variable case, several Procedure paths in the proposed new procedure, depending on the data record ver comparability or data record correspondence must be specified. That is, in addition to hardware development, software Decision routines the actual (back and forth) transformation of Accompany geometrical data to AÜ and bi-directionally as a test routine between make the anatomy and AT area traceable and traceable.

In der Gegenüberstellung gemäß Fig. 2 war ersichtlich, welche wesentlichen Schritte die akustische Erfassung einer AÜ (Weg I) von dem neuen Weg II unterscheiden:
Vergleich der Prozeduren um die akustische AÜ-Erfassung (I) sowie der einer Anatomie-Ab tastung und Transformation in AÜ (II). Es soll nun der neue Weg II (s. Fig. 2) aufgesplittet sein in eine fallabhängige Berechnungsprozedur gemäß der Blockschaltbilder von Fig. 3, welche eine Prozedur-Übersicht der Anatomie-Abtastung mit hörmodell-bezogener Datentransformation in AÜ über sämtliche, räumliche Hörrichtungen zeigt: Gestartet wird das Verfahren mit dem Anlegen der Laserabtastungsvorrichtung an die Probanden-Höranatomie. Nach vorgenommener Laserbestrahlung von Pinna, Kopf und Oberkörper werden die empfangenen (sensorisch erfaßten, reflektierten) Lichtsignale umgerechnet in einen Datensatz der individuellen Personen-Anatomie.In the comparison according to FIG. 2, it was evident which essential steps distinguish the acoustic detection of a transmission line (route I) from the new route II:
Comparison of the procedures for acoustic AÜ recording (I) and that of an anatomy scan and transformation in AÜ (II). The new path II (see FIG. 2) should now be split into a case-dependent calculation procedure according to the block diagrams of FIG. 3, which shows a procedure overview of the anatomy scanning with hearing model-related data transformation in AT over all spatial listening directions : The method is started with the application of the laser scanning device to the subject's hearing anatomy. After laser irradiation of the pinna, head and upper body, the light signals received (sensed, reflected) are converted into a data record of the individual's anatomy.

Je nach Komplexität bzw. gewünschtem Aufwand der hard-software-gestützten Systemlösung zur Anatomie-AÜ-Datentransformation findet nun ein Vergleich der individuellen Anatomie-Daten mit jenen der Datenbank, also mit den bereits zahlreich erfaßten und zur Verfügung gestellten Anatomie-AÜ-Datensätzen statt. Wird "zufällig" ein Datensatz in der gegebenen Systemgenauigkeit getroffen oder gefunden (ist gleich Identität),
Depending on the complexity or the desired effort of the hard software-based system solution for anatomy AT data transformation, a comparison of the individual anatomy data with that of the database, i.e. with the anatomy AT data records that have already been recorded and made available, takes place . If a data record is found or found "accidentally" with the given system accuracy (is equal to identity),

- The individual anatomy data set is transformed directly into a data set with three-dimensionally resolved AT (see left path in Fig. 3).

Andernfalls (siehe rechter Pfad in Fig. 3) wird mindestens eine, vorzugsweise zwei zum individuellen Tastergebnis maximal ähnliche Datensätze, hinsichtlich der anatomischen Verhältnisse und 3D-aufgelösten AÜ gesucht (vgl. Hin- sowie Rücktransformation von Daten der Anatomien zu AÜ). Hierbei tritt ein Kriterium in den Vordergrund, welches den/die Datensätze über einen Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz datensatz vergleichend auf eine maximale Abweichung von 1 dB prüft (z. B. via Differenz wert-Bildung). Wenn die besagten Anatomie- und/oder AÜ-Daten für einen Daten bank-Datensatz innerhalb eines Varianzschlauches kleiner 1 dB zum Liegen kommen, also damit psychoakustisch gesehen Hörartefakte des menschlichen Richtungshörens ausschließen, dann ergibt sich (vgl. Übertritt in linken Pfad der Fig. 3) entweder eine
Otherwise (see path on the right in FIG. 3), at least one, preferably two, data records that are maximally similar to the individual keying result are searched for with regard to the anatomical relationships and 3D-resolved AT (see back and forth transformation of data of the anatomies to AT). Here, a criterion comes to the fore, which comparably checks the data set (s) over a frequency range from 20 Hz to 20 kHz for a maximum deviation of 1 dB (e.g. via difference value formation). If the said anatomy and / or AT data for a database data set come to rest within a variance tube of less than 1 dB, i.e. thus exclude hearing artifacts from human directional hearing from a psychoacoustic point of view, then the result is (see transition in the left path of Fig. 3) either one

- Direct transformation of the subject anatomy data set using the speech standing hearing models etc. in 3D spatially resolved AT or
- The data already available for AT from the database will be directly accepted.

Im nun übrig bleibenden, ungünstigen Fall, daß durch bislang nicht "gesammelte", also auf der Datenbank unzureichend ähnliche Anatomien größere Abweichungen (< 1 dB) im Frequenzbereich 20 Hz bis 20 kHz zu erwarten sind, ist eine
In the remaining, unfavorable case that larger deviations (<1 dB) in the frequency range 20 Hz to 20 kHz can be expected due to anatomies that have not yet been "collected", that is to say inadequately similar in the database, is one

- iterative approximation from a geometric averaging over the data from the two "found" database anatomies and subsequently the AÜ from the calculated data to transform hearing model-related or vice versa,
- First a transformation from the anatomy to the AT display area subsequent AÜ averaging (across all listening directions).

Es handelt sich bei der vorliegenden Abhandlung um einen innovativen Vorschlag, bisherige Meßverfahren störgeräusch-/orts-/zeitunabhängig gestalten zu wollen. In wieweit nun u. a. eines der beiden zuletzt genannten AÜ-Berechnungsmodi herangezogen werden sollte, muß sinnvollerweise noch durch vergleichende Hörversuche mit Probanden sichergestellt werden und kann im Idealfall zukünftig Itterationen oder Mittelwertsbildungen zugunsten einer direkten, hörmodell-bezogenen Transformation in AÜ ablösen (entspricht dem Verfahrensziel). Andererseits steht in dieser Betrachtung die System-Auflösung in Winkel-Grad über die Median-, Horizontal- und Vertikalebene als "nach Bedarf realisierbar" im Hintergrund.This paper is an innovative proposal want to design previous measurement methods independent of noise, location and time. In how far u. a. one of the two last mentioned AT calculation modes should be, it makes sense to still do comparative listening tests with Subjects can be ensured and, ideally, in the future iterations or Averaging in favor of a direct, hearing model-related transformation in Replace AT (corresponds to the procedural objective). On the other hand, in this consideration is the System resolution in angular degrees over the median, horizontal and vertical plane as "Realizable as required" in the background.

Claims

1. Individual outer ear transmission function determination without associated, usual, acoustic test person measurement, characterized in that an individual hearing anatomy of a certain person, consisting mainly of the upper body, head and auricle, three-dimensionally via means that are not dependent on the hearing range frequency, among others Sweep or impulse measurements take place, are scanned and an individual anatomy data set is created for them and is converted or transformed directly into an individual outer ear transmission function and outer ear phase response data set using acoustic hearing models and / or a comparison of the recorded, individual anatomy data set with the anatomy data set collection or database determines at least two maximally approximate, size-geometrically surrounding database anatomy data sets and / or the at least two maximally approximate database data sets their associated Provide outer ear transfer function data sets and / or interpolate in the course of the procedure for calculating one and the desired individual outer ear transfer function data set, an average of the individual directional filter and phase response data from the at least two anatomically related outer ear transfer function data sets is and / or the calculation of the individual outer ear transfer function data set is subject to and / or is linked to a modeling of the human outer ear directional characteristic from the geometric database upper body / database head / database auricle portions.

2. Determination of the or an individual, geometric data record of a Human hearing anatomy according to claim 1, characterized in that by means of at least one transmitter-receiver scanning device, i.e. not acoustic measurement via u. a. A person's sweep or pulse signal sound system, the three-dimensional, geometric shape of a human torso, torso head and the Auricle are recorded together.

3. Determination of the geometric data set according to a human hearing anatomy Claim 2, characterized in that the transmitter-receiver scanning device either by means of infrared-optical measurement using IR interferometry and / or a monochromatic light generating or emitting, preferably laser and / or light sensor or longitudinal waves emitting and / or detecting or capturing element.

4. Determination of the geometric data set according to a human hearing anatomy Claim 3, characterized in that the longitudinal waves emitting and / or detecting or detecting elements in the ultrasound range in the electromagnetic maximum microwave frequency range work.

5. Determination of the geometric data set according to a human hearing anatomy one or more of claims 1 to 4, characterized in that one and / or a plurality of three-dimensional, geometric scans and / or Sub-area scans and data record creation for a representation of the Hearing anatomies in the horizontal, vertical and median level of the respective subject or to be measured people.

6. Data record creation according to claim 5, characterized in that the three-dimensional scanning and the geometric values obtained from it Hearing anatomy in a vector and / or matrix configuration in an acoustic small grids are created in accordance with the law of the wave.

7. Composition of a data set from individual auditory anatomy scans one or more of claims 1 to 6, characterized in that Scanning subareas or individual scanning areas based on each other overlapping, i.e. recognized and / or explained partial areas to form a hearing Anatomy total scan area are linked.

8. Merging and approximation of the individual hearing anatomy data set with those of the database of a variety of people, according to one or more of the Claims 1 to 7, characterized in that a computationally interpolating and / or iterative approximation to at least two of the individual hearing anatomy data maximum possible closest hearing anatomy database records and thus determined this.

9. Merging hearing anatomy records according to claim 8, characterized characterized in that the criteria for maximally closest data bench-hearing anatomies size-geometric aspects with internal priority of hearing acoustics- / Acoustic models with their frequency range / phase response depending on each preferable properties of certain human straightening characteristic body areas with evaluating.

10. Transfer or transformation from the geometrical hearing anatomy area to the acoustic range with predominantly outer ear transmission functions, according to known hearing models, according to one or more of claims 1 to 9, characterized characterized that all, created and / or to be created hearing anatomy data records with a data record or catalog of outer ear transmission functions, inclusive associated phase response / group running times, via a hearing direction level up spread of 360 degrees, across the median, vertical and horizontal plane correspond and / or are linked.

11. Transfer or transformation according to claim 10, characterized in that the, via the determined, at least two hearing anatomy data records of the databases Provided, associated and / or in the following step hearing anatomy outer ear transfer function transformed outer ear transfer function / Phase response / group delay data records of averaging before or after Transformation and / or an acoustic hearing model-based check for minimal, certain outer ear transmission function value / phase response / group run time difference, per listening direction in the data record between the at least two data records, subject to.

12. Transfer and transformation according to claim 11, characterized in that the check for minimal outer ear transfer function value difference one determined value, preferably 1 dB over the hearing frequency range from 20 Hz to 20 kHz in the entire catalog of outer ear transmission functions (= AT).

13. Transfer and transformation according to one or both of claims 10 and 12, characterized in that when the predetermined, determined Difference value, based on the entire catalog of the mean OC / phase response (PH) / Group duration (GL), a decision based on the acoustic hearing models the relevance or the degree of distortion of the auditory event of the excessive difference is determined and either allows the calculated, middle AT / PH / GL data record which the searched, approximated, individual AT / PH / GL data record corresponds to this or for generally smaller difference values, or an acoustic Interpolation and / or iteration between the at least two which is affected by the hearing model OÜ / PH / GL records records.

14. Transfer and transformation with interpolation and / or iteration Non-admission of the middle AÜ / PH / GL data record according to claim 13, thereby characterized in that a based on the given difference between the calculated average hearing anatomy and the individual hearing anatomy retrospective correction or corresponding directly with this, a modification of the frequency-dependent intensity values / values and associated ones, not always explicitly here called phase response / group delay in the outer ear transfer function data sentence is calculated.

15. Transfer and transformation with value correction in the recorded, middle AT data set according to claim 14, characterized in that the difference values for individual acoustic data set first, transformed into the anatomy diagram position, about the acoustic hearing models with their corresponding ones Damping and resonance effects of geometric shape differences are the ones sought Determine anatomy difference values and secondly in the acoustic display area transformed back, acoustically model-related as phase / group delay and Frequency response correction values are presented in a correction data record.

16. Transfer and transformation with value correction in the recorded, middle AT data set to calculate the desired individual AT data record or AÜ catalog according to claim 15, characterized in that the acoustic models calculated phase / group delay and frequency response correction value data set to the mean, calculated outer ear transfer function data set, each Listening direction in the data set, is added.

17. Creation of the database with hearing anatomy and outer ear transmission Function records, according to the known hearing models, according to one or more of the claims 1 to 16, characterized in that over the largest possible number of people, i.e. people, simultaneous measurements of the outer ear transfer functions (AT) created over all hearing directions and belonging to the human hearing anatomy (HA) is scanned.

18. Creation of a database according to claim 17, characterized in that the AÜ / PH / GR and HA in individual, but corresponding data records or catalogs are summarized.

19. Creation of the transformations from anatomy to acoustics after one or more of claims 1 to 18, characterized in that models of Acoustics / hearing acoustics are used and the frequency / time-dependent damping / Resonance effect of the human-geometric shape in the form of the present three-dimensional hearing / directional characteristics.

20. Creation of the transformations from anatomy to acoustics / hearing acoustics according to claim 19, characterized in that an acoustic directional resolution limited according to the psychoacoustic hearing direction error threshold values and thus the difference value, in relation to the determined AT / PH / GR data sets, in decibels / degrees is determined as a function of the frequency and / or listening direction.

21. Creation of the transformation from hearing anatomy into the acoustic area one or more of claims 19 and 20, characterized in that the three-dimensional resolution of the hearing anatomy is coupled to the geometric Size-relatedness of the acoustic wavelengths of the listening area and / or via finite and / or finite, infinite elements is simulated.

22. Direct creation of an individual outer ear transfer function data set, while observing points of view that exclude psychoacoustic hearing artefacts, according to one or more of claims 1 to 21, characterized in that the three-dimensionally scanned hearing anatomy of a data record individual people preferably via the hearing models directly in the all Hearing directions data record with outer ear transfer functions and Outer ear phase changes is transformed or converted.

23. Reduction of the system effort for determining AT after one or several of claims 1 to 22, characterized in that for the determination of HA with manually measured data, especially of the head and upper body Scans and the resulting anatomy data sets and / or Sub-records are linked.

24. Reduction of the system expenditure according to claim 23, characterized in that that a certain, essential area of human HA, preferably the Pinna or auricle scanned by laser, ultrasound or microwaves and into one Anatomy partial data records is converted.

25. Optimization of the modeling and conversion / transformation of anatomy related data on AT and phase response / group delay information after one or more of claims 1 to 24, characterized in that acoustic Damping and / or reflection parameters of the skin, hair, etc. of the human divided into anatomy-related areas and / or manually or computer-aided into the Transformation algorithms are integrated.

26. Method for determining the acoustic skin and hair properties of the People with regard to the degree of reflection or absorption after one or several of claims 1 to 25, characterized in that the acoustomechanical Swinging property / texture and / or softness of the skin and / or density as well The condition of hair is partially determined by sensors.

27. Determination of the skin / hair shadow according to claim 26, characterized characterized in that the acoustomechanical nature of the skin and / or hair partially resolved into certain auditory anatomy parts of the body and geometrically assigned for other hearing anatomy detection is shown.

28. Determination of skin / hair properties, depending on the frequency dissolved, according to one or both of claims 26 and 27, characterized in that the acoustomechanical hearing anatomy is included in the hearing model related transformation of geometric hearing anatomy data or data sets in outer ear transfer functions and / or phase changes and / or Group terms are included.