DE19944467A1

DE19944467A1 - Verfahren zur Reduzierung von akustischen Störsignalen

Info

Publication number: DE19944467A1
Application number: DE1999144467
Authority: DE
Inventors: Volkmar Hamacher
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: DE19944467C2; DK200001369A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von akustischen Störsignalen gegenüber Nutzsignalen in Sprachübertragungsgeräten, Spracherkennungssystemen, Hörhilfen und dgl., bei welchen über eine Mehrzahl von Mikrofonen Signale aufgenommen werden und mit mindestens einem der abgespeicherten Störreduktionsalgorithmen verarbeitet werden, wobei bei Übereinstimmung der Störschallsituation mit den Voraussetzungen des mindestens einen Störreduktionsalgorithmus eine Reduzierung der Störsignale gegenüber den Nutzsignalen erfolgt, wobei mindestens ein oder mehrere unterschiedliche Störreduktionsalgorithmen abgespeichert sind, die gesondert ein- und ausgeschaltet bzw. ausgewählt und unabhängig voneinander aktiviert werden, wobei bei Analyse der Signale Kennparameter für das Störschallfeld ermittelt werden, die den einzelnen Störreduktionsalgorithmen als typische Parameter zugeordnet sind und je nach Kennparameter der zugehörige Störreduktionsalgorithmus ausgewählt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von aku stischen Störsignalen gegenüber Nutzsignalen in Sprachüber tragungsgeräten, Spracherkennungssystemen und elektronischen Hörhilfen und dgl..

Bei den angesprochenen Geräten und Systemen werden Schallsi gnale mit Mikrofonen aufgenommen und durch elektronische nachgeordnete Schaltungen verarbeitet. Die Mikrofone empfan gen dabei unterschiedliche Arten von Schallsignalen, nämlich sogenannte "Nutzsignale" und sogenannte "Störsignale", z. B. Hintergrundsignale wie beispielsweise Straßenlärm, Geräusche in einem Fahrzeuginnenraum, Hintergrundstimmen und dgl..

Die Hintergrundsignale können sich bei der elektronischen Verarbeitung störend auswirken und zu einer erheblichen Min derung der Spracherkennungsdaten und der Sprachverständlich keit führen.

Als Stand der Technik ist es bekannt, die oben genannten Ge räte mit gerichteten Mikrofonen auszurüsten, die den Schall bevorzugt aus einer Richtung aufnehmen. Diese Mikrofone kön nen so ausgerichtet werden, daß bevorzugt Signale aufgenommen werden, die aus der Richtung der Nutzsignalschallquelle kom men.

Außerdem ist es bereits bekannt, zur Reduktion von Hinter grundgeräuschen und Störsignalen eine Vielzahl adaptiv arbei tender digitaler Signalverarbeitungsalgorithmen vorzusehen, die in der Lage sind, dem Nutzsignal überlagerte Störungen selbständig zu erkennen und zu reduzieren.

Diese Algorithmen können grundsätzlich in zwei Gruppen einge teilt werden, abhängig von der Anzahl der dabei verwendeten Mikrofone. Sogenannte "1-Mikrofon-Algorithmen" reduzieren die Störgeräusche durch die Analyse der Signaleigenschaften, z. B. Stationalität, Frequenzgehalt oder Modulation und setzen da mit voraus, daß Stör- und Nutzsignale sich diesbezüglich deutlich voneinander unterscheiden lassen.

Neben diesen sogenannten "1-Mikrofon-Algorithmen" sind Multi mikrofonansätze oder Multimikrofonalgorithmen bekannt gewor den, die als deutlich leistungsfähiger eingestuft werden. Bei solchen Algorithmen werden Informationen, die aus der Analyse der verschiedenen Mikrofonsignale gewonnen werden, ausge nutzt, um Störsignaleanteile zu unterdrücken. Diese als Mul timikrofonalgorithmen ausgebildeten Störreduktionsalgorithmen basieren darauf, daß die Störschallfelder unterschiedliche Voraussetzungen erfüllen, insbesondere hinsichtlich der räum lichen Anordnung der Schallquellen, der Kohärenz und dgl.. Liegen die getroffenen Annahmen vor, können Störungen redu ziert werden. Ändert sich jedoch die Störschallsituation so, daß sie nicht mehr mit den algorithmischen Voraussetzungen übereinstimmt, bleibt das Störreduktionsverfahren wirkungslos oder führt sogar zu zusätzlichen Verschlechterungen des Nutz signals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 anzugeben, durch das basierend auf dem Vorhandensein von Multimikrofon- Störreduktionsalgorithmen eine deutliche Verbesserung der Signalverarbeitung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl unter schiedlicher Multimikrofon-Störreduktionsalgorithmen abge speichert sind, die gesondert ausgewählt und unabhängig von einander aktiviert werden können. Dabei werden für die emp fangenen Mikrofonsignale Kennparameter für das Störschallfeld ermittelt, die den einzelnen Störreduktionsalgorithmen als typische Parameter zugeordnet sind.

Je nach dem/den ermittelten Parameter(n) wird ein zugehöriger Störreduktionsalgorithmus aus den abgespeicherten Algorithmen ausgewählt und aktiviert.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, zunächst einmal das Störschallfeld hinsichtlich seiner Kennparameter zu analysie ren und zu klassifizieren. Die Signalverarbeitung und Större duktion erfolgt nachfolgend nicht mehr starr mit einem festen Signalverarbeitungsalgorithmus, sondern es wird aus einer Gruppe von verschiedenen Algorithmen der für die jeweilige ermittelte und klassifizierte Störschallsituation leistungs fähiger Algorithmus ausgewählt. Die Auswahl erfolgt automa tisch.

Um Signallücken zu vermeiden, erfolgt die Ermittlung und Ein klassifikation der Kennparameter des Störschallfeldes konti nuierlich. Die Umschaltung zwischen den Störreduktionsalgo rithmen ist fließend und lückenfrei.

Verändert sich das Störschallfeld, erkennt das System, daß eine Umschaltung von einem Störreduktionsalgorithmus zu einem anderen erforderlich ist. Die Umschaltung erfolgt dann verzö gerungsfrei.

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, Kennparameter zu er mitteln. Zum einen kann die Einfallsrichtung der Störsignale dazu analysiert werden, zum anderen ist es auch möglich, die Kohärenz des Störschallfeldes dazu heranzuziehen, ebenso wie andere klassifizierbare Größen des Störschallfeldes grund sätzlich zur Verfügung stehen.

Je nach Klassifikation des Störschallfeldes werden unter schiedliche abgespeicherte Störreduktionsverfahren in Betrieb gesetzt, die unterschiedliche Störschallfelder reduzieren können. Z. B. ist ein Verfahren dazu geeignet, kohärente Stör felder zu reduzieren, ein anders kann diffuse Störfelder re duzieren.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnungsfigur näher erläutert. Diese zeigt anhand eines Hörgerätes einen schematischen Verfahrensablauf, wobei zwei Mikrofone und zwei unterschiedliche Algorithmen eingesetzt werden.

Über die Mikrofone 1a, 1b werden sowohl Nutzsignale 2 als auch Störsignale 3 empfangen. Eine Auswahlschaltung 4, deren Eingänge 5 mit den von den Mikrofonen 1, 1b kommenden Signal leitungen 6 verbunden sind, tastet die eingehenden Nutz- 2 und Störsignale 3 ab und nimmt eine Klassifikation vor, um den optimalen Störreduktionsalgorithmus auszuwählen. Eine Steuerungsschaltung 7 schaltet nun die Signalleitungen 6 ent weder auf eine Speichereinrichtung 8 um, in der ein Större duktionsalgorithmus A abgelegt ist oder auf einen Speicher 9 um, in welchem ein Störreduktionsalgorithmus B abgelegt ist.

Mit Hilfe der abgespeicherten Störreduktionsalgorithmen A und B werden unterschiedliche Störreduktionsverfahren durchge führt und nachfolgend dem Eingang einer hörhilfenspezifischen Signalverarbeitung aufgeschaltet, an deren Ausgang 13 ein Lautsprecher 14 oder eine Hörmuschel oder dgl. angeordnet ist.

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung von akustischen Störsignalen gegenüber Nutzsignalen in Sprachübertragungsgeräten, Sprach erkennungssystemen, Hörhilfen und dgl., bei welchen über eine Mehrzahl von Mikrofonen Signale aufgenommen werden und mit mindestens einem abgespeicherten Störreduktionsalgorithmus verarbeitet werden, wobei bei Übereinstimmung der Störschall situation mit den Voraussetzungen des mindestens einen Stör reduktionsalgorithmus eine Reduzierung der Störsignale gegen über den Nutzsignalen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein oder mehrere unterschiedliche Störreduktionsalgorithmen abgespeichert sind, die gesondert ein- und ausgeschaltet bzw. ausgewählt und unabhängig voneinander aktiviert werden, wobei bei Analyse der Signale Kennparameter für das Störschallfeld ermittelt werden, die den einzelnen Störreduktionsalgorithmen als typische Parameter zugeordnet sind und je nach Kennpara meter der zugehörige Störreduktionsalgorithmus ausgewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermitt lung und Klassifikation der Kennparameter kontinuierlich er folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Um schaltung zwischen den Störreduktionsalgorithmen fließend er folgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verän derung des Störschallfeldes eine verzögerungsfreie Umschal tung von einem Störreduktionsalgorithmus an einen anderen er folgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermitt lung der Kennparameter die Einfallsrichtung der Störsignale analysiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermitt lung der Kennparameter die Kohärenz des Störschallfeldes ana lysiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Störreduktionsalgorithmen unterschiedliche, abgespeicherte Signalverarbeitungsverfahren zur Reduktion von Störschallfel dern gesteuert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal verarbeitungsverfahren kohärente Störschallfelder reduziert.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weite res Signalverarbeitungsverfahren diffuse Störschallfelder re duziert.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mi krofone und mehrere gesonderte Störreduktionsalgorithmen vor gesehen sind, wobei die Zuordnung der Mikrofonsignale zu den Störreduktionsalgorithmen von der Analyse und Klassifikation der Art der Störsignale frei steuerbar ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin dung über die Steuerung nach Art einer Multiplexschaltung er folgt.