DE19944467C2

DE19944467C2 - Method for reducing acoustic interference signals

Info

Publication number: DE19944467C2
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: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: DE19944467A1; DK200001369A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von aku stischen Störsignalen gegenüber Nutzsignalen in Sprachüber tragungsgeräten, Spracherkennungssystemen und elektronischen Hörhilfen und dgl.The invention relates to a method for reducing acu static interference signals versus useful signals in speech over portable devices, speech recognition systems and electronic Hearing aids and the like

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.With the devices and systems mentioned, Schallsi gnale recorded with microphones and by electronic downstream circuits processed. The microphones received different types of sound signals, namely So-called "useful signals" and so-called "interference signals", for. B. Background signals such as street noise, noise in a vehicle interior, background voices and the like

Die Hintergrundsignale können sich bei der elektronischen Verarbeitung störend auswirken und zu einer erheblichen Min derung der Spracherkennungsdaten und der Sprachverständlich keit führen.The background signals can change with the electronic Processing disruptive and to a significant min change of speech recognition data and speech intelligibility lead.

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.As prior art, it is known to use the above-mentioned Ge advised to equip them with directional microphones that emit the sound preferably record from one direction. These microphones can NEN be aligned so that signals are preferably recorded be coming from the direction of the useful signal sound source 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. In addition, it is already known to reduce rear background noises and interfering signals a variety of adaptive work to provide digital signal processing algorithms, which are capable of interfering with the useful signal to recognize and reduce independently.

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.These algorithms can basically be divided into two groups be divided, depending on the number of used Microphones. So-called "1-microphone algorithms" reduce that Noise caused by the analysis of the signal properties, e.g. B. Stationality, frequency content or modulation and bet there with advance that interference and useful signals in this regard clearly distinguish from each other.

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.In addition to these so-called "1-microphone algorithms" are multi microphone approaches or multi-microphone algorithms those who are classified as significantly more efficient. at Such algorithms are information that comes from analysis of the different microphone signals are obtained uses to suppress interference signal components. This as Mul Interference reduction algorithms trained in timo-microphone algorithms are based on the fact that the noise fields are different Meet requirements, especially with regard to space Lichen arrangement of sound sources, coherence and the like. If the assumptions are made, disturbances can be reduced be decorated. However, if the noise situation changes so that they no longer comply with the algorithmic requirements matches, the interference reduction process remains ineffective or even leads to additional deterioration in utility signal.

Aus der US 5 687 285 geht eine Methode zur Reduzierung von Störsignalen hervor, die in einem Eingangs-Sprachsignal ent halten sind. Das Eingangssignal wird dabei mit einem Mikrofon aufgenommen. In Abhängigkeit des Störgeräuschpegels wird ein Kontrollsignal generiert, welches für die Auswahl eines von mehreren Algorithmen zur Unterdrückung von Störsignalen sorgt. Die Steuergröße für die Auswahl eines Algorithmus zur Unterdrückung der Störgeräusche ist ausschließlich der Signalpegel der Störgeräusche.US Pat. No. 5,687,285 describes a method for reducing Interference signals that arise in an input speech signal are holding. The input signal is with a microphone added. Depending on the noise level, a Control signal generated, which for the selection of one of several algorithms to suppress interference signals provides. The control variable for the selection of an algorithm for Suppression of noise is only the Signal level of the noise.

Aus der DE 197 12 632 A1 ist ein System mit verbesserter Robustheit gegen akustische Störungen bei der Sprachfernsteuerung von Geräten, insbesondere von Geräten der Unterhal tungselektronik, bekannt. Dabei ist vorgesehen, die von dem Gerät abgegebenen Audiosignale am Ort des Mikrofons oder der Mikrofone des Gerätes durch eine Modellierung der Übertra gungswege im Raum von den Lautsprechern zu den Mikrofonen ab zuschätzen und zu einer Korrektur des Mikrofonsignals zu be nutzen. Ferner ist eine Geräuschunterdrückungseinheit vorge sehen, in der Hintergrundgeräusche der Mikrofonsignale mög lichst gut eliminiert werden sollen.DE 197 12 632 A1 describes a system with improved Robustness against acoustic interference in voice remote control of devices, in particular devices of the Unterhal tion electronics, known. It is provided by the Device emitted audio signals at the location of the microphone or Microphones of the device by modeling the transmission paths in the room from the speakers to the microphones estimate and to be a correction of the microphone signal use. A noise cancellation unit is also provided see, possible in the background noise of the microphone signals should be eliminated as well as possible.

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.The invention has for its object a method specify the features of the preamble of claim 1, through the based on the presence of multi-microphone Noise reduction algorithms significantly improve the Signal processing is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgegebenen Merkmale gelöst. Eine Mehrzahl unter schiedlicher Multimikrofon-Störreduktionsalgorithmen ist dabei abge speichert, die gesondert ausgewählt und unabhängig von einander aktiviert werden können. Dabei werden für die emp fangenen Mikrofonsignale räumliche Kennparameter für das Störschallfeld, wie Kohärenz oder Einfallsrichtung der Stör signale, ermittelt, die den einzelnen Störreduktionsalgorithmen als typische Parameter zugeordnet sind.This object is achieved by the features given in the characterizing part of claim 1. A majority under different multi-microphone interference reduction algorithms is abge stores that are selected separately and independent of can be activated each other. Thereby for the emp catch microphone signals spatial parameters for the Noise field, such as coherence or direction of incidence of the interference signals, determined, which the individual noise reduction algorithms as typical parameters are assigned.

Je nach dem/den ermittelten Parameter(n) wird ein zugehöriger Störreduktionsalgorithmus aus den abgespeicherten Algorithmen ausgewählt und aktiviert.Depending on the determined parameter (s), an associated one Noise reduction algorithm from the stored algorithms selected and activated.

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.It is regarded as the essence of the invention, first of all that Analyze noise field with regard to its characteristic parameters and classify. The signal processing and Större Production is then no longer rigid with a fixed one Signal processing algorithm but it is made up of a Group of different algorithms for each determined and classified noise performance capable algorithm selected. The selection is automatic table.

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.In order to avoid signal gaps, the determination and on is carried out Classification of the characteristic parameters of the noise field cont ously. Switching between the noise reduction algorithm rithmen is fluid and gap-free.

Verändert sich das Störschallfeld, erkennt das System, daß eine Umschaltung von einem Störreduktionsalgorithmus zu einem anderen erforderlich ist. Die Umschaltung erfolgt dann verzö gerungsfrei.If the noise field changes, the system recognizes that a switch from a noise reduction algorithm to one other is required. The switchover is then delayed delay-free.

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.There are different ways of identifying parameters convey. On the one hand, the direction of incidence of the interference signals to be analyzed, on the other hand it is also possible to analyze the To use coherence of the noise field, as well other classifiable sizes of the background noise field are also available.

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.Depending on the classification of the noise field, under different stored interference reduction procedures in operation that reduce different noise fields can. For example, one method is suitable for coherent sturgeon to reduce fields, otherwise diffuse interference fields can re duce.

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.The invention is based on an embodiment in the Drawing figure explained in more detail. This shows using a Hearing aid a schematic process flow, two Microphones and two different algorithms used become.

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.Both useful signals 2 and interference signals 3 are received via the microphones 1 a, 1 b. A selection circuit 4, the inputs of 5 lines with b from the microphones 1, 1 coming signal 6 are connected, the incoming useful and interference signals 2 3 scans and performs classification before to select the optimal Störreduktionsalgorithmus. A control circuit 7 now switches the signal lines 6 ent either to a memory device 8 in which a disturbance reduction algorithm A is stored or to a memory 9 in which a disturbance reduction algorithm B is stored.

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.With the aid of the stored interference reduction algorithms A and B, different interference reduction methods are carried out and subsequently connected to the input of a hearing aid-specific signal processing, at the output 13 of which a loudspeaker 14 or an earpiece or the like is arranged.

Claims

1.Procedure for reducing acoustic interference signals compared to useful signals in voice transmission devices, speech recognition systems, hearing aids and the like, in which signals are recorded via a plurality of microphones and processed with at least one stored interference reduction algorithm, whereby if the interference noise situation matches the requirements of At least one interference reduction algorithm reduces the interference signals compared to the useful signals, characterized in that at least one or more different interference reduction algorithms are stored, which are separately switched on and off or selected and activated independently of one another, with spatial parameters for analysis of the signals for the interference sound field, such as coherence or direction of incidence of the interference signals, are determined, which are assigned to the individual interference reduction algorithms as typical parameters and, depending on Ken the associated noise reduction algorithm is selected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the investigation and parameter classification continuously follows.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the order circuit between the noise reduction algorithms is fluent follows.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with changes change of the noise field a delay-free switching from one noise reduction algorithm to another follows.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the Noise reduction algorithms different, stored Signal processing method to reduce noise noise controlled.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a signal processing methods reduces coherent noise fields.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a wide res signal processing method diffuse noise fields right duced.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that several Mi krofone and several separate noise reduction algorithms are seen, the assignment of the microphone signals to the Noise reduction algorithms from analysis and classification the type of interference signals is freely controllable.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the verb via the control in the manner of a multiplex circuit follows.