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Die Erfindung betrifft ein binaurales Hörgerät, umfassend eine erste lokale Einheit mit wenigstens einem ersten Eingangswandler zum Umwandeln von Umgebungsschall in wenigstens ein erstes Eingangssignal, und eine zweite lokale Einheit mit wenigstens einem zweiten Eingangswandler zum Umwandeln des Umgebungsschalls in wenigstens ein zweites Eingangssignal, und Mittel zur Signalverarbeitung, welche dazu eingerichtet sind, ein erstes Hauptsignal und ein erstes Hilfssignal in der ersten lokalen Einheit vom wenigstens ersten Eingangssignal abzuleiten, ein zweites Hauptsignal in der zweiten lokalen Einheit von dem wenigstens einen zweiten Eingangssignal abzuleiten, und ein erstes lokales Ausgangssignal aus dem ersten Hauptsignal, dem zweiten Hauptsignal und dem ersten Hilfssignal zu erzeugen, wobei das erste Ausgangssignal durch einen ersten Ausgangswandler der ersten lokalen Einheit in eine ersten Ausgangsschall gewandelt wird.
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In Hörgeräten ist die Wichtigkeit von Rauschunterdrückung eines Eingangssignals allgegenwärtig. Eine hörgeschädigte Person als Benutzer eines Hörgerätes hat üblicherweise Schwierigkeiten, bestimmte Frequenzbänder zu hören. Sehr häufig ist das Hörvermögen besonders in höheren Frequenzbändern verringert, in denen sich für die Spracherkennung relevante Formanten befinden, sodass das Verständnis von Sprache für einen Hörgerätebenutzer eine wichtige Angelegenheit ist. In diesem Zusammenhang kann ein Hörgerätebenutzer insbesondere von Rauschunterdrückung profitieren, welche zu einer Erhöhung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR, „Signal-to-Noise-Ratio“) führt. In jüngerer Zeit ist Rauschunterdrückung mittels Richtmikrofonie-Verfahren wesentlich für eine Erhöhung des SNR in einem Hörgerät geworden. Der Vorteil von Richtmikrofonie-Verfahren ist, dass ein „Strahl“, d. h., die Empfindlichkeit eines Mikrofon-Arrays in Richtung einer Nutzsignalquelle gerichtet werden kann, und hierbei Schall aus anderen Richtungen, welcher als Rauschen angenommen wird, abgeschwächt.
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Während es zunächst lediglich möglich war, den Strahl unter der Annahme, dass der Benutzer in Richtung der Quelle des Nutzschallsignals blickt, in einer Frontalrichtung des Hörgerätebenutzers auszurichten, sind nun auch Strahlen in anderen Richtungen machbar, insbesondere im Fall von binauraler Richtmikrofonie in einem binauralen Hörgerät mit zwei lokalen Einheiten, welche jeweils mehr als nur ein Mikrofon aufweisen. Somit werden in jeder lokalen Einheit wenigstens zwei Eingangssignale erzeugt, sodass aus allen Eingangssignalen sehr fortgeschrittene Mikrofon-Arrays gebildet werden können.
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Ein großes Problem bei Richtmikrofone-Verfahren ist, dass die Rauschunterdrückung nur dann richtig funktioniert, wenn der Strahl wirklich in Richtung der Quelle des Nutzschallsignals zeigt. Das Schätzen der sogenannten „Richtung eines Auftreffens“ (DOA, „Direction of Arrival“) des Nutzsignals (d. h. einer gewünschten Zielsignalquelle) kann jedoch fehlerbehaftet sein, vor allem im Fall eines Sprachsignals mit Sprachpausen vor einem akustisch komplexen, rauschbehafteten Hintergrund. Überdies können kleine natürliche Kopfbewegungen des Hörgerätebenutzers im Gespräch als normale Gesten der Kommunikation zu Abweichungen führen, welchen ein Schätzen der DOA nur mit einer Zeitverzögerung folgen kann, oder die DOA ist nicht ausreichend genau für kleine Abweichungen. Obwohl diese Abweichungen üblicherweise nur in einem kleinen Winkelbereich auftreten, wird als Folge das Nutzsignal abgeschwächt, und Rauschbeiträge werden leicht angehoben (d. h. ein geringere Unterdrückung), was die Verbesserung des SNR beeinträchtigt.
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Es existieren Ansätze zur Rauschunterdrückung mittels Richtmikrofonie, welche robuster gegen Fehler in der Abschätzung der DOA sind, etwa General-Side-Lobe-Canceller-Algorithmen mit adaptiven Blocking-Matrizen, oder eine adaptive Abschätzung der DOA in Kombination mit schwenkbaren binauralen Richtmikrofonen. Der Ansatz des General Side-Lobe Cancellers funktioniert jedoch nicht allzu gut für isotropes Umgebungsrauschen. Die genannten Verfahren können an die Situation angepasst werden, in welcher isotropes Umgebungsrauschen und gerichtete Störer auftreten, was jedoch erfordert, die Wahrscheinlichkeit einer Anwesenheit einer Schallquelle zu berechnen, wodurch der Rechenaufwand erhöht wird. Überdies müsste eine Wahrscheinlichkeit einer Anwesenheit einer Schallquelle zwischen Schall, welcher von der Nutzsignalquelle und von gerichteten Störern stammt, unterscheiden. Dies ist in der Praxis recht schwierig.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein binaurales Hörgerät mit einer verbesserten Robustheit eines Richtmikrofons, insbesondere gegen kleinere oder mäßige Fehler in der Abschätzung der DOA eines Zielsignals, bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein binaurales Hörgerät, umfassend eine erste lokale Einheit mit wenigstens einem ersten Eingangswandler zum Umwandeln von Umgebungsschall in wenigstens ein erstes Eingangssignal, und eine zweite lokale Einheit mit wenigstens einem zweiten Eingangswandler zum Umwandeln des Umgebungsschalls in wenigstens ein zweites Eingangssignal, und Mittel zur Signalverarbeitung, welche dazu eingerichtet sind, ein erstes Hauptsignal und ein erstes Hilfssignal in der ersten lokalen Einheit von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal abzuleiten, und ein zweites Hauptsignal in der zweiten lokalen Einheit von dem wenigstens einen zweiten Eingangssignal herzuleiten, eine Richtung eines Auftreffens eines Nutzschallsignals im Umgebungsschall zu schätzen, einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich zuzuweisen, ein erstes Bereichs-Richtsignal im ersten Frequenzbereich aus dem ersten Hauptsignal, dem ersten Hilfssignal und dem zweiten Hauptsignal zu erzeugen durch das Aufstellen wenigstens einer, vorzugsweise wenigstens zweier, auf die geschätzte Richtung eines Auftreffens bezogenen räumlichen Bedingung an die Richtcharakteristik des ersten Bereichs-Richtsignals, ein zweites Bereichs-Richtsignal im zweiten Frequenzbereich aus dem ersten Hauptsignal und dem zweiten Hauptsignal zu erzeugen durch das Aufstellen wenigstens einer auf die geschätzte Richtung eines Auftreffens bezogenen räumlichen Bedingung an die Richtcharakteristik des zweiten Bereichs-Richtsignals, und ein erstes lokales Ausgangssignal vom ersten Bereichs-Richtsignal und dem zweiten Bereichs-Richtsignal zu erzeugen, um das erste lokale Ausgangssignal durch einen ersten Ausgangswandler der ersten lokalen Einheit in einen ersten Ausgangsschall zu wandeln. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Insbesondere sind die erste lokale Einheit und die zweite lokale Einheit dazu vorgesehen, vom Hörgerätebenutzer an seinem linken Ohr bzw. seinem rechten Ohr getragen zu werden. Diesbezüglich kann die erste lokale Einheit entweder durch diejenige lokale Einheit gegeben sein, welche am linken Ohr des Benutzers des binauralen Hörgerätes getragen wird, oder durch die Einheit, welche am rechten Ohr des Benutzers getragen wird. Die erste und die zweite lokale Einheit umfassen jeweils wenigstens einen Eingangswandler zum Umwandeln des Umgebungsschalls in ein elektrisches Eingangssignal. Insbesondere können die erste und die zweite lokale Einheit jeweils wenigstens zwei Eingangswandler umfassen, sodass in jeder lokalen Einheit aus dem Umgebungsschall zwei verschiedene Eingangssignale durch die jeweils entsprechenden Eingangswandler erzeugt werden.
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Insbesondere kann das erste Hauptsignal direkt, d. h. ohne Signalbeiträge von einem anderen Signal, von einem ersten Eingangssignal in der ersten lokalen Einheit abgeleitet werden, welches dort durch einen ersten Eingangswandler erzeugt wird. Alternativ dazu kann das erste Hauptsignal von zwei lokalen Signalen abgeleitet werden, welche jeweils durch zwei verschiedene erste Eingangswandler in der ersten lokalen Einheit erzeugt werden. Beispielsweise kann die erste lokale Einheit einen vorderen Eingangswandler und einen hinteren Eingangswandler umfassen, welche aus dem Umgebungsschall als erste Eingangssignale ein vorderes Eingangssignal bzw. ein hinteres Eingangssignal erzeugen, und das erste Hauptsignal kann Signalbeiträge von diesen beiden Signalen beinhalten, ggf. nach einiger Vorverarbeitung wie frequenzabhängiger Verstärkungsanpassung. Ähnliches kann für das zweite Hauptsignal gelten, welches in der zweiten lokalen Einheit erzeugt wird. Bevorzugt entspricht die Anzahl an Eingangssignalen in der ersten lokalen Einheit, welche für das Ableiten des ersten Hauptsignals verwendet werden, der Anzahl an Eingangssignalen in der zweiten lokalen Einheit, welche für das Ableiten des zweiten Hauptsignals verwendet werden. Besonders bevorzugt sind die Algorithmen zur Erzeugung des ersten Hauptsignals und des zweiten Hauptsignals aus den jeweiligen Eingangssignalen konsistent zueinander. Dies umfasst, dass, wenn das erste Hauptsignal in der ersten lokalen Einheit aus zwei Eingangssignalen mittels Sum-and-Delay-Richtmikrofonie erzeugt wird, das zweite Hauptsignal in der zweiten lokalen Einheit aus zwei Eingangssignale ebenfalls mittels eines Sum-and-Delay-Prozesses erzeugt wird.
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Vorzugsweise sind die Mittel zur Signalverarbeitung durch eine Signalverarbeitungseinheit gegeben. Die Signalverarbeitungseinheit kann lokale Teile der Signalverarbeitungseinheit in jeder der zwei lokalen Einheiten umfassen.
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Bevorzugt sind die Mittel zur Signalverarbeitung dazu eingerichtet, dass erste Hilfssignal in der ersten lokalen Einheit auf eine andere Weise abzuleiten, als das erste Hauptsignal. Dies umfasst, das erste Hilfssignal direkt von einem einzelnen Eingangssignal der ersten lokalen Einheit abzuleiten, falls das erste Hauptsignal von wenigstens zwei ersten Eingangssignalen abgeleitet wird. Ebenso kann das erste Hilfssignal aus wenigstens zwei ersten und/oder zweiten Eingangssignalen - von denen eines ggf. von der zweiten lokalen Einheit zur ersten lokalen Einheit übertragen wird - erzeugt werden, wenn das erste Hauptsignal von nur einem ersten Eingangssignal der ersten lokalen Einheit abgeleitet wird.
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Die Mittel zur Signalverarbeitung können insbesondere dazu eingerichtet sein, die DOA eines Nutzschallsignals anhand des ersten Hauptsignals, des ersten Hilfssignals, des zweiten Hauptsignals und/oder den entsprechenden, zugrunde liegenden ersten/zweiten Eingangssignalen der ersten lokalen Einheit und/oder der zweiten lokalen Einheit zu schätzen. Diese Abschätzung kann auf bekannte Weise durchgeführt werden, beispielsweise anhand der Signalleistung von möglichen Nutzsignalen aus verschiedenen Richtungen, oder auch mittels konkreter Annahmen über die Art des Nutzschallsignals (z. B. die Annahme, dass das Nutzschallsignal durch Sprache gegeben ist).
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Insbesondere sind die Mittel zur Signalverarbeitung dazu eingerichtet, das erste Bereichs-Richtsignal aus dem ersten Hauptsignal, dem ersten Hilfssignal und dem zweiten Hauptsignal im ersten Frequenzbereich durch das Aufstellen von wenigstens zwei räumlichen Bedingungen zu erzeugen, welche auf die geschätzte Richtung eines Auftretens bezogen sind. Diesbezüglich können die Mittel zur Signalverarbeitung für die Erzeugung des ersten Bereichs-Richtsignals das erste Hauptsignal, das erste Hilfssignal und das zweite Hauptsignal als eine Art Array behandeln, zum Beispiel durch das Lösen eines beschränkten Gleichungssystems, wobei das resultierende erste Bereichs-Richtsignal eine Richtcharakteristik aufweist, welche die aufgestellten räumlichen Bedingungen bezüglich der geschätzten DOA zu erfüllen hat. Beispielsweise kann das erste Bereichs-Richtsignal als eine gewichtete Überlagerung der drei erwähnten Komponenten-Signale erzeugt werden, wobei die räumlichen Bedingungen bezüglich der geschätzten DOA, welche an die Richtcharakteristik des resultierenden ersten Bereichs-Richtsignals gestellt werden, als ein Paar von Abschwächungswerten in der Richtcharakteristik gegeben sein können, d. h. zwei entsprechende Empfindlichkeitswerte für die resultierende Richtmikrofonie in einem entsprechenden konkreten Winkelabstand von der DOA. Dies bedeutet, dass für eine geschätzte DOA zwei konkrete Winkelabstände gegeben sind, vorzugsweise ein kleiner positiver Winkelabstand und ein kleiner negativer Winkelabstand, welche eine Art Keil in der DOA aufspannen, und an den zwei Kanten des besagten Keils die Empfindlichkeit der resultierenden Richtmikrofonie durch die Mittel zur Signalverarbeitung als die aufgestellten Bedingungen festgelegt wird.
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Ebenso können die Mittel zur Signalverarbeitung das zweite Bereichs-Richtsignal im zweiten Frequenzbereich aus dem ersten Hauptsignal und dem zweiten Hauptsignal durch ein Aufstellen von wenigstens einer, vorzugsweise genau einer räumlichen Bedingung an die Richtcharakteristik des resultierenden zweiten Bereichs-Richtsignal und somit an das resultierende Richtmikrofon erzeugen. Entsprechend kann die besagte räumliche Bedingung als ein konkreter Abschwächungs- oder Empfindlichkeitswert für die Richtcharakteristik bei einem konkreten Winkelabstand von der DOA gegeben sein.
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Die Mittel zur Signalverarbeitung können das erste lokale Ausgangssignal aus dem ersten Bereichs-Richtsignal und dem zweiten Bereichs-Richtsignal erzeugen, indem diese zwei Signale direkt verwendet werden, zum Beispiel als eine Überlagerung, oder können aus dem ersten und zweiten Bereichs-Richtsignal ein Zwischensignal erzeugen, auf welches weitere, Hörgeräte-spezifische Signalverarbeitung wie frequenzabhängige Verstärkungsfaktoren, aber auch Rückkopplungs-Unterdrückung angewandt werden kann, bevor das erste lokale Ausgangssignal in den ersten Ausgangschall gewandelt wird. Für die vorliegende Erfindung kann ein Ausgangswandler insbesondere durch einen elektro-akustischen Wandler gegeben sein, welcher dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Signal in Schall umzuwandeln, insbesondere mittels mechanischer Vibrationen, welche durch das elektrische Signal stimuliert werden. Ebenso ist ein Eingangswandler insbesondere gegeben durch einen elektro-akustischen Wandler, welcher dazu eingerichtet ist, den Umgebungsschall in ein elektrisches Eingangssignal umzuwandeln, zum Beispiel ein Mikrofon.
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Die Zuweisung eines ersten Frequenzbereiches und eines zweiten Frequenzbereiches, und die Erzeugung des entsprechenden ersten Bereichs-Richtsignals und des zweiten Bereichs-Richtsignals erlaubt eine frequenzabhängige Behandlung des zugrunde liegenden Problems der Rauschunterdrückung. Insbesondere ist der zweite Frequenzbereich derjenigen Menge oder demjenigen Bereich an Frequenzen zugewiesen, in welchen aus physikalischen Gründen für eine gegebene DOA die Richtwirkung des Schallsignals ohnehin geringer ausgeprägt ist, und somit kleinere oder mäßige Fehler in der Abschätzung der DOA infolge der geringeren Richtwirkung auch zu einer geringeren Abschwächung des Nutzsignals bzw. einer geringeren Anhebung der Rauschkomponenten führen. Zu diesem Zweck und in einer Situation einer geringen Richtwirkung des angenommenen Nutzsignals wird eine Konstruktion des zweiten Bereichs-Richtsignals aus zwei zugrundeliegenden Signalen, hier gegeben in Form der beiden Hauptsignale von zwei lokalen Einheiten, hinsichtlich der räumlichen Auflösung sowie einer Minimierung von Ressourcen und CPU-Zeit als ausreichend betrachtet.
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Andererseits berücksichtigt für Frequenzen, bei welchen das Nutzsignal als stärker gerichtet angenommen wird, das entsprechende Richtsignal, erzeugt als das erste Bereichs-Richtsignal, ein zusätzliches Signal in Form des ersten Hilfssignals, wodurch die Möglichkeit der räumlichen Auflösung erhöht wird, und das Aufstellen einer zweiten Bedingung an das resultierende erste Bereichs-Richtsignal erlaubt wird. Richtmikrofonie mit höherer räumlicher Auflösung im binauralen Hörgerät wird somit in Ressourcen-effizienter Weise nur in dem Frequenzbereich angewandt, in welchem dies infolge einer erhöhten Richtwirkung des Nutzsignals zu wesentlichen Unterschieden führen kann. Da die frequenzabhängigen Richtwirkungs-Muster für verschiedene DOA variieren können, wird die vorgeschlagene Richtmikrofonie des binauralen Hörgeräts infolge der Zuweisung der zwei Frequenzbereiche in Abhängigkeit der geschätzten DOA besonders robust gegen kleinere oder mäßige Fehler im Schätzprozess für die DOA.
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Für das binaurale Hörgerät kann ein symmetrischer Betrieb in den zwei lokalen Einheiten besonders vorteilhaft sein, d. h., die zwei Frequenzbereiche zuzuweisen, die zwei Hauptsignale für eine lokale Erzeugung eines zweiten Bereichs-Richtsignals auf jeder Seite, also in jeder Einheit zu verwenden, zusätzlich ein erstes Hilfssignal für eine lokale Erzeugung eines ersten Bereichs-Richtsignals in der ersten lokalen Einheit und ein zweites Hilfssignal für eine lokale Erzeugung eines ersten Bereichs-Hilfssignals in der zweiten lokalen Einheit in Betracht zu ziehen, und ein entsprechendes erstes bzw. zweites Ausgangssignal in der ersten und zweiten Einheit aus den lokal erzeugten ersten bzw. zweiten Bereichs-Richtsignal zu erzeugen. Eine solche symmetrische Operation ist jedoch trotz ihrer Vorteile nicht immer notwendig für eine DOA-robuste Richtmikrofonie zur Rauschunterdrückung: Für den Fall, dass die DOA einen wesentlichen Winkelabstand zur Frontalrichtung des Benutzers aufweist, zum Beispiel mehr als +/- 45°, ist eine der lokalen Einheiten wesentlich „näher“ zur Nutzsignalquelle (insbesondere hinsichtlich der internauralen Lautstärkenunterschiede). Insofern wird die Richtmikrofonie dieser lokalen Einheit bereits zu positiven Resultaten sowohl hinsichtlich der Rauschunterdrückung als auch hinsichtlich der Robustheit gegen kleine und mäßige DOA-Schätzfehler führen, wobei die andere lokale Einheit entweder wie oben beschrieben auf symmetrische Weise betrieben wird oder nicht.
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Bevorzugt umfasst die erste lokale Einheit einen ersten vorderen Eingangswandler zum Erzeugen eines ersten lokalen vorderen Signals als einem ersten Eingangssignal aus dem Umgebungsschall, und einen ersten hinteren Eingangswandler zum Erzeugen eines ersten lokalen hinteren Signals als einem weiteren ersten Eingangssignal aus dem Umgebungsschall, und die zweite lokale Einheit umfasst einen zweiten vorderen Eingangswandler zum Erzeugen eines zweiten lokalen vorderen Signals als einem zweiten Eingangssignal aus dem Umgebungsschall, und einen zweiten hinteren Eingangswandler zum Erzeugen eines zweiten lokalen hinteren Signals als einem weiteren zweiten Eingangssignal aus dem Umgebungsschall. Bevorzugt sind die Mittel zur Signalverarbeitung dann weiter dazu eingerichtet, das erste Hauptsignal aus dem ersten lokalen vorderen Signal und dem ersten lokalen hinteren Signal zu erzeugen, das zweite Hauptsignal aus dem zweiten lokalen vorderen Signal und dem zweiten lokalen hinteren Signal zu erzeugen, und das erste Hilfssignal entweder aus dem ersten lokalen vorderen Signal oder aus dem ersten lokalen hinteren Signal zu erzeugen. Dies erlaubt eine lokale Vorverarbeitung des Schallsignals jeder lokalen Einheit.
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Das erste Hauptsignal und das zweite Hauptsignal können jeweils aus den entsprechenden lokalen vorderen und hinteren Signalen als Richtsignale derart erzeugt werden, dass sie eine erhöhte Empfindlichkeit in der vorderen Hemisphäre aufweisen, wobei Schall aus der hinteren Hemisphäre des Benutzers als wahrscheinliches Rauschen angenommen wird. Dies vereinfacht die Rauschunterdrückung, da das SNR zu Beginn in den beiden Hauptsignalen bereits gegenüber den zugrundeliegenden Eingangssignalen verbessert sein kann. Die Mittel zur Signalverarbeitung können für die Erzeugung des ersten bzw. zweiten Hauptsignals zusätzliche Vorverarbeitung wie frequenzbandabhängige Kompression und/oder Volumen-Anpassung auf jedes der verwendeten Eingangssignale anwenden.
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Insbesondere ist ein erster lokaler Teil einer Signalverarbeitungseinheit als Mittel zur Signalverarbeitung der ersten lokalen Einheit dazu eingerichtet, das erste Hauptsignal vom ersten lokalen vorderen und hinteren Signal abzuleiten, auf einen Empfang des zweiten Hauptsignals von der zweiten lokalen Einheit hin aus dem ersten Hauptsignal, dem zweiten Hauptsignal und dem ersten lokalen vorderen oder hinteren Signal als erstem Hilfssignal (für das erste Bereichs-Richtsignal) das erste Bereichs-Richtsignal und das zweite Bereichs-Richtsignal zu erzeugen, und überdies vom ersten und zweiten Bereichs-Richtsignal das erste lokale Ausgangssignal abzuleiten. Bevorzugt ist zu diesem Zweck der erste lokale Teil einer Signalverarbeitungseinheit ebenfalls dazu eingerichtet, eine DOA des Nutzschallsignals zu schätzen und/oder den ersten und zweiten Frequenzbereich zuzuweisen. Besonders bevorzugt ist ein zweiter lokaler Teil einer Signalverarbeitungseinheit als die Mittel zur Signalverarbeitung der zweiten lokalen Einheit hierzu analog eingerichtet, insbesondere für einen symmetrischen Betrieb.
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In einer Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, ein erstes räumliches Referenzsignal in der ersten lokalen Einheit aus dem ersten lokalen vorderen Signal oder dem ersten Hauptsignal zu erzeugen, einen ersten Kohärenz-Parameter des ersten Bereichs-Richtsignals und des ersten räumlichen Referenzsignals im ersten Frequenzbereich zu berechnen, eine ersten Mischungs-Parameter vom ersten Kohärenz-Parameter abzuleiten, ein erstes Bereichs-Ausgangssignal durch ein Mischen des ersten Bereichs-Richtsignals und des ersten räumlichen Referenzsignals gemäß dem ersten Mischungs-Parameter zu erzeugen, und das erste lokale Ausgangssignal im ersten Frequenzbereich aus dem ersten Bereichs-Ausgangssignal zu erzeugen. Dies ermöglicht, die binaurale Information im ersten Frequenzbereich wiederherzustellen. Bevorzugt arbeiten die Mittel zur Signalverarbeitung in der zweiten lokalen Einheit ähnlich.
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In einer alternativen oder eigenständigen Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, ein zweites räumliches Referenzsignal in der ersten lokalen Einheit aus dem ersten lokalen vorderen Signal oder dem ersten Hauptsignal zu erzeugen, einen zweiten Kohärenz-Parameter des zweiten Bereichs-Richtsignals und des zweiten räumlichen Referenzsignals im zweiten Frequenzbereich zu berechnen, einen zweiten Mischungs-Parameter vom zweiten Kohärenz-Parameter abzuleiten, ein zweites Bereichs-Ausgangssignal durch ein Mischen des zweiten Bereichs-Richtsignals und des zweiten räumlichen Referenzsignals gemäß dem zweiten Mischungs-Parameter zu erzeugen, und das erste lokale Ausgangssignal im zweiten Frequenzbereich aus dem zweiten Bereichs-Ausgangssignal zu erzeugen. Dies ermöglicht, die binaurale Information im zweiten Frequenzbereich wiederherzustellen. Bevorzugt arbeiten die Mittel zur Signalverarbeitung in der zweiten lokalen Einheit ähnlich.
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Als der erste und/oder zweite Kohärenz-Parameter wird hierbei bevorzugt die komplexe Kohärenzfunktion genommen. Für eine verhältnismäßig hohe Kohärenz kann die Magnitude des ersten/zweiten Bereichs-Ausgangssignals mit einem höheren Beitrag der Magnitude des ersten/zweiten räumlichen Referenzsignals genommen werden, da der Grad an Rauschunterdrückung wahrscheinlich nahe beim Grad der Rauschunterdrückung im entsprechenden Richtsignal liegt. Für einen geringeren Grad an Kohärenz erreicht das Richtmikrofon höchstwahrscheinlich eine bessere Rauschunterdrückung als das räumliche Referenzsignal, sodass für eine bessere Rauschunterdrückung das erste/zweite Bereichs-Ausgangssignal einen höheren Beitrag des entsprechenden Richtsignals enthalten kann. Als die Phase des ersten/zweiten Bereichs-Ausgangssignals kann entweder die Phase des entsprechenden räumlichen Referenzsignals oder des Richtsignals genommen werden. Wenn der Absolutwert der Phase der komplexen Kohärenzfunktion klein ist, erhält das Richtsignal die räumliche Information sehr gut, sodass die Phase des Richtsignals genommen werden kann. Wenn der Absolutwert der Phase der komplexen Kohärenzfunktion über einem gegebenen Grenzwert liegt, kann die Phase der räumlichen Referenzfunktion genommen werden.
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Bevorzugt sind, um das erste Bereichs-Richtsignal zu erzeugen, die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, als die wenigstens eine räumliche Bedingung an die Richtcharakteristik des ersten Bereichs-Richtsignals einen ersten Abschwächungswert hinsichtlich einer Richtcharakteristik bei einem ersten Winkelabstand von der geschätzten Richtung eines Auftreffens zuzuweisen, und einen zweiten Abschwächungswert hinsichtlich der besagten Richtcharakteristik bei einem zweiten Winkelabstand von der geschätzten Richtung eines Auftreffens zuzuweisen. Dies bedeutet, dass zwei auf die geschätzte DOA bezogene räumliche Bedingungen an die Richtcharakteristik des resultierenden ersten Bereichs-Richtsignals aufgestellt werden, und diese zwei räumlichen Bedingungen durch ein Fixieren der Abschwächung über einen entsprechenden Abschwächungswert für zwei Winkel von der DOA aufgestellt werden. Der Abschwächungswert soll dann die Empfindlichkeit des Richtmikrofons, welches das erste Bereichs-Richtsignal bildet, in der angegebenen Winkelrichtung angeben. Für eine Skalierung dieses Abschwächungswertes soll vorzugsweise keine weitere Signalverarbeitung in den Mitteln zur Signalverarbeitung (wie z.B. frequenzabhängige Verstärkung o.ä.), ausgenommen das Richtmikrofon selbst, berücksichtigt werden, um so lediglich die Richtcharakteristik des Richtmikrofon als Variable zu haben.
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Vorteilhafterweise sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, den ersten Abschwächungswert und den zweiten Abschwächungswert derart festzulegen, dass in einem gegebenen ersten Winkelbereich von 3° bis 10° bezüglich der geschätzten Richtung eines Auftreffens ein erster Winkel mit einer Abschwächung von weniger als 0,5 dB existiert, und in einem gegebenen zweiten Winkelbereich von - 3° bis - 10° bezüglich der geschätzten Richtung eines Auftreffens ein zweiter Winkel mit einer Abschwächung von weniger als 0,5 dB existiert. Dies bedeutet insbesondere: Die räumlichen Bedingungen können festgelegt werden, indem der erste Winkel φ1 im Bereich von [3°, 10°] bzgl. der DOA vorgegeben wird, der zweite Winkel φ2 im Bereich von [-10°, -3°] bzgl. der DOA vorgegeben wird, und die Abschwächungswerte a1, a2 beim ersten und zweiten Winkel φ1, φ2 in einem Intervall [0 dB, 0,5 dB] festgelegt werden, z.B. a1 = 0 dB, a2 = 0 dB.
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Es gibt auch alternative und äquivalente Wege, diese beiden räumlichen Bedingungen zu formulieren, welche zum selben Ergebnis führen, dass bei wenigstens einem Winkel φ1 ∈ [3°, 10°] die Abschwächung durch einen Wert a1 ∈ [0 dB, 0,5 dB] gegeben ist, und dass bei wenigstens einem Winkel φ2 ∈ [-10°, -3°] (bzgl. der DOA) die Abschwächung durch einen Wert a2 ∈ [0 dB, 0,5 dB] gegeben ist. Im Prinzip können die beiden Bedingungen dazu verwendet werden, die Abschwächung, bevorzugt nahe 0 dB, für zwei Winkel festzulegen, welche die DOA einschließen. Für die DOA selbst wird dann immer noch keine wahrnehmbare Abschwächung vorliegen, wobei der Winkelbereich, für welchen keine „reale“, wahrnehmbare Abschwächung auftritt, im ersten Frequenzbereich durch den ersten Winkel und den zweiten Winkel aufgeweitet wird. Bevorzugt wird hierzu der erste Frequenzbereich als diejenigen Frequenzen zugewiesen, in welchen das angenommene Nutzsignal eine höhere Richtwirkung aufweist, als im zweiten Frequenzbereich.
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Bevorzugt sind, um das zweite Bereichs-Richtsignal zu erzeugen, die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, als die wenigstens eine räumliche Bedingung an die Richtcharakteristik des zweiten Bereichs-Richtsignals einen dritten Abschwächungswert bei einem dritten Winkelabstand von der geschätzten Richtung eines Auftreffens zuzuweisen. Dies bedeutet, dass eine auf die geschätzte DOA bezogene räumliche Bedingung an die Richtcharakteristik des resultierenden zweiten Bereichs-Richtsignals aufgestellt wird, und diese räumliche Bedingung durch ein Fixieren der Abschwächung über einen entsprechenden Abschwächungswert für einen gegebenen Winkel bzgl. der DOA aufgestellt wird. Der Abschwächungswert soll dann die Empfindlichkeit des Richtmikrofons, welches das zweite Bereichs-Richtsignal bildet, in der angegebenen Winkelrichtung angeben. Für eine Skalierung dieses Abschwächungswertes soll vorzugsweise keine weitere Signalverarbeitung in den Mitteln zur Signalverarbeitung (wie z.B. frequenzabhängige Verstärkung o.ä.), ausgenommen das Richtmikrofon selbst, berücksichtigt werden, um lediglich die Richtcharakteristik des Richtmikrofon als Variable zu haben. Insbesondere kann der dritte Winkelabstand zu Null festgelegt werden, sodass der dritte Winkel mit der geschätzten DOA zusammenfällt
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Vorteilhafterweise sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, den dritten Abschwächungswert derart festzulegen, dass in einem gegebenen dritten Winkelbereich von - 2° bis 2° bezüglich der geschätzten Richtung eines Auftreffens ein dritter Winkel mit einer Abschwächung von weniger als 0,5 dB existiert. Dies bedeutet insbesondere: Die räumlich Bedingung kann festgelegt werden, indem der dritte Winkel φ3 im Bereich von [-2°, 2°] bzgl. der DOA vorgegeben wird, und der Abschwächungswerte a3 beim dritten Winkel φ3 in einem Intervall von [0 dB, 0,5 dB] festgelegt wird, z.B. a3 = 0 dB.
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Es gibt auch alternative und äquivalente Wege, diese räumliche Bedingung zu formulieren, welche zum selben Ergebnis führen, dass bei wenigstens einem Winkel φ3 ∈ [-2°, 2°] (bzgl. der DOA) die Abschwächung durch einen Wert a3 ∈ [0 dB, 0,5 dB] gegeben ist. Im Prinzip kann diese Bedingung dazu verwendet werden, die Abschwächung, bevorzugt nahe 0 dB, für die DOA selbst festzulegen. Bevorzugt wird hierzu der zweite Frequenzbereich als diejenigen Frequenzen zugewiesen, in welchen das angenommene Nutzsignal eine geringere Richtwirkung aufweist, als im ersten Frequenzbereich. Für die DOA selbst und für einen kleinen Winkelbereich um die DOA wird dann immer noch keine wahrnehmbare Abschwächung vorliegen, wobei der besagte Winkelbereich, für welchen keine „reale“, wahrnehmbare Abschwächung auftritt, durch die verhältnismäßig geringe Richtwirkung von Schall im zweiten Frequenzbereich aufgeweitet wird.
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In einer Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, den ersten Frequenzbereich und den zweiten Frequenzbereich in Abhängigkeit der geschätzten DOA zuzuweisen. Durch die beiden lokalen Einheiten definiert das binaurale Hörgerät für den umgebenden Raum eine nicht-isotrope a-priori-Struktur. Die beiden lokalen Einheiten definieren, wenn sie durch den Benutzer an seinen Ohren getragen werden, zusammen mit den Abschattungseffekten des Kopfes des Benutzers eine frontale Vorzugsrichtung sowie seitliche Richtungen. In echten Situationen können die Richtwirkungs-Muster akustischer Signale, welche am binauralen Hörgerät auftreffen, in Abhängigkeit der DOA bzgl. der Frontalrichtung des binauralen Hörgerätes deutlich über die Frequenz variieren. Für ein wohldefiniertes Nutzschallsignal mit einer DOA in einem Winkelbereich bis zu +/- 45° oder sogar +/- 60° um die Frontalrichtung ist die Richtwirkung üblicherweise in Frequenzbereichen oberhalb von 1500 Hz stärker ausgeprägt, während unterhalb dieser Frequenz die Richtwirkung des Schalls weniger stark ist.
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Die bedeutet, dass eine kleine Abweichung von 5-10° von einer geschätzten DOA in einem Richtmikrofon zur Rauschunterdrückung infolge von Schätzfehlern zu hörbaren Verzerrungen im oberen Frequenzbereich im Ausgangssignal führen kann, während im unteren Frequenzbereich solche Abweichungen kaum irgendwelche wahrnehmbaren Folgen für die binaurale, rauschunterdrückte Ausgabe haben. Diese Beziehung wird jedoch für vollständig seitliche Signale und Signale aus einer seitlichen Richtung bis +/- 15° (d.h., Winkel oberhalb von 75° bzgl. der Frontalrichtung) umgekehrt, wo Kopfabschattungseffekte zu einer hohen Richtwirkung in niedrigen Frequenzbereichen bis zu 500 Hz und einer geringer ausgebildeten Richtwirkung für Schallsignale oberhalb dieses Frequenzbereiches führen. Offensichtlich sind die Übergänge zwischen den gegebenen Winkel- und Frequenzbereichen gleitend, und können insbesondere in Abhängigkeit der Anatomie des Kopfes und des Ohres des individuellen Benutzers variieren. Indem die Bandbreite und Frequenzposition sowohl des ersten Frequenzbereiches - demjenigen mit einer richtungsempfindlicheren Behandlung - und des zweiten Frequenzbereiches - mit einer richtungsrobusteren Behandlung - in Abhängigkeit einer geschätzten DOA zugewiesen werden, wird eine Berücksichtigung dieser Effekte ermöglicht.
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Bevorzugt sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, eine erste Übergangsfrequenz zuzuweisen, den ersten Frequenzbereich als den Frequenzbereich oberhalb der ersten Übergangsfrequenz zuzuweisen und den zweiten Frequenzbereich als den Frequenzbereich unterhalb der ersten Übergangsfrequenz zuzuweisen, wenn die DOA in einem Winkelbereich von einem negativen Öffnungswinkel zu einem positiven Öffnungswinkel geschätzt wird, welche jeweils bezüglich einer Frontalrichtung definiert sind, die wiederum durch die Positionen der ersten lokalen Einheit und der zweiten lokalen Einheit definiert ist. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung, welche die oben erklärten, beobachteten Richteffekte berücksichtigt. Bevorzugt wird der negative Öffnungswinkel aus einem Winkelbereich von [-85°, -65°] ausgewählt, und der positive Öffnungswinkel aus einem Winkelbereich von [65°, 85°] ausgewählt.
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In einer Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, die erste Übergangsfrequenz als eine Frequenz zwischen 250 Hz und 2 kHz, bevorzugt zwischen 1 kHz und 2 kHz zuzuweisen. Dies berücksichtigt sowohl den Frequenzbereich, in welchem Richteffekte für im Wesentlichen frontale Nutzschallsignale beginnen können, als auch die möglichen Variationen der Frequenzen infolge der individuellen Anatomie des Benutzers.
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Bevorzugt sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, eine zweite Übergangsfrequenz zuzuweisen, den ersten Frequenzbereich als den Frequenzbereich unterhalb der zweiten Übergangsfrequenz zuzuweisen und den zweiten Frequenzbereich als den Frequenzbereich oberhalb der zweiten Übergangsfrequenz zuzuweisen, wenn die DOA in einem Winkelbereich von zwei Mal dem Komplementärwinkel zum positiven Öffnungswinkel um eine seitliche Richtung geschätzt wird, welche durch die Positionen der ersten lokalen Einheit und der zweiten lokalen Einheit definiert ist. Dies bedeutet für einen positiven Öffnungswinkel β, dass, wenn die DOA in einem Winkelbereich von 90° +/- |90°-β| oder in einem Winkelbereich von -90° +/- |90°-β| geschätzt wird, eine zweite Übergangsfrequenz zugewiesen wird, und als das Nutzsignal ein seitliches Signal genommen wird, sodass der erste Frequenzbereich unterhalb der zweiten Übergangsfrequenz zugewiesen wird, während der erste Frequenzbereich oberhalb der zweiten Übergangsfrequenz zugewiesen wird. Dies ermöglicht eine einfache Implementierung, welche die oben erklärten, beobachteten Richteffekte berücksichtigt.
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In einer Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, die zweite Übergangsfrequenz als eine Frequenz zwischen 250 Hz und 2 kHz, bevorzugt zwischen 250 kHz und 1 kHz zuzuweisen. Dies berücksichtigt sowohl den Frequenzbereich, in welchem Richteffekte für im Wesentlichen frontale Nutzschallsignale beginnen können, als auch die möglichen Variationen der Frequenzen infolge der individuellen Anatomie des Benutzers.
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In einer Ausgestaltung sind die Mittel zur Signalverarbeitung weiter dazu eingerichtet, das erste Bereichs-Richtsignal aus dem ersten Hauptsignal, dem ersten Hilfssignal und dem zweiten Hauptsignal mittels eines Linear Constrained Minimum Variance Richtmikrofons zu erzeugen, und/oder das zweite Bereichs-Richtsignal aus dem ersten Hauptsignal und dem zweiten Hauptsignal mittels eines Minimum Variance Distortionless Response Richtmikrofons zu erzeugen. Diese Verfahren haben sich als besonders einfach zu implementieren erwiesen, und führen zu sehr DOA-Fehlerrobusten Ausgangssignalen.
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Die Merkmale und Eigenschaften sowie die Vorteile der Erfindung, welche oben beschrieben wurden, sind nun anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht. Im Detail zeigen
- 1 schematisch ein Blockdiagramm eines binauralen Hörgerätes mit zwei lokalen Einheiten, welches eine DOA-robuste Rauschunterdrückung mittels Richtmikrofonie durchführt,
- 2 in einer schematischen Draufsicht zwei Winkelbedingungen für ein Richtsignal im ersten Frequenzbereich des binauralen Hörgerätes nach 1, und
- 3 in einer schematischen Draufsicht eine Winkelbedingung für ein Richtsignal im zweiten Frequenzbereich des binauralen Hörgerätes nach 1.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer ersten lokalen Einheit 1 und einer zweiten lokalen Einheit 2, welche beide Teile eines binauralen Hörgerätes vier sind. Die erste lokale Einheit eins ist dazu vorgesehen, durch einen Benutzer des binauralen Hörgerätes 4 an seinem linken Ohr getragen zu werden, während die zweite lokale Einheit 2 in dieser Ausgestaltung dazu vorgesehen ist, vom Benutzer an seinem rechten Ohr getragen zu werden. Unterschiedliche Ausgestaltungen, in welchen der Benutzer des binauralen Hörgerätes 4 die erste lokale Einheit 1 an seinem rechten Ohr trägt, sind ebenso möglich. Die erste lokale Einheit 1 umfasst einen ersten vorderen Eingangswandler 6 und einen ersten hinteren Eingangswandler 8, welche in der vorliegenden Ausgestaltung jeweils durch entsprechende Mikrofone gegeben sind. Der erste vordere Eingangswandler 6 erzeugt aus einem Umgebungsschall 12 ein erstes lokales vorderes Signal 10. Der erste hintere Eingangswandler 8 erzeugt aus dem Umgebungsschall 12 ein erstes lokales hinteres Signal 14. In einem ersten lokalen Teil einer Signalverarbeitungseinheit 15 der ersten lokalen Einheit 1 erzeugt ein erstes lokales Richtmikrofon 16 ein erstes Hauptsignal 18 aus dem ersten lokalen vorderen Signal 10 und dem ersten lokalen hinteren Signal 14 mittels lokaler Richtmikrofonie-Verfahren, wie zum Sum-and-Delay, und ggf. lokaler Vorverarbeitung. In diesem Sinn kann das erste Hauptsignal 18 als ein Richtsignal bereits einen Beitrag eines Nutzsignals 20 im Umgebungsschall 12 gegenüber den im Umgebungsschall 12 enthaltenen Rauschbeiträgen anheben.
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In ähnlicher Weise erzeugt ein zweiter vorderer Eingangswandler 22 aus dem Umgebungsschall 12, ein zweites lokales vorderes Signal 24, während ein zweiter hintere Eingangswandler 26 aus dem Umgebungsschall 12, ein zweites lokales hinteres Signal 28 erzeugt. Sowohl der zweite vordere Eingangswandler 22 als auch der zweite hintere Eingangswandler 26 sind in der zweiten lokalen Einheit 2 angeordnet, und können für die vorliegende Ausgestaltung durch entsprechende Mikrofone gegeben sein. Ein zweites lokales Richtmikrofon 30 erzeugt aus dem zweiten lokalen vorderen Signal 24 und dem zweiten lokalen hinteren Signal 28 ein zweites Hauptsignal 32 mittels Richtmikrofonie-Verfahren, welche denjenigen ähnlich sind, die im ersten lokalen Richtmikrofon 16 der ersten lokalen Einheit 1 verwendet werden.
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Da die erste lokale Einheit 1 und die zweite lokale Einheit 2 vom Benutzer des binauralen Hörgerätes 4 an seinem linken bzw. rechten Ohr getragen werden, definieren sie über die Symmetrie der ersten lokalen Einheit 1 und der zweiten lokalen Einheit 2 eine Frontalrichtung 34 der akustischen Szene. Das Nutzsignal 20 im Umgebungsschall 12, welches zum Beispiel gegeben sein kann durch ein Sprachsignal eines Sprechers, der zum Benutzer des binauralen Hörgerätes 4 spricht, weist eine Quelle 36, d. h., die Position des Sprechers auf, welche einen Winkel α bezüglich der Frontalrichtung 34 bildet. Der Winkel α ist dann die DOA des Nutzsignal 20 bezüglich der Frontalrichtung 34. Um mittels Richtmikrofonie-Verfahren eine Rauschunterdrückung anhand des ersten lokalen vorderen Signals 10, des ersten lokalen hinteren Signals 14, des zweiten lokalen vorderen Signals 24 und des zweiten lokalen hinteren Signals 28 durchzuführen, wird zu aller erst die DOA des Nutzsignals 20, also ihr Winkel α geschätzt. Dies kann in bekannter Weise geschehen, z. B. indem interaurale Pegel- und/oder Phasen-Unterschiede verwendet werden, auf welche aus den ersten und zweiten lokalen vorderen und hinteren Signalen 10, 14, 24, 28 geschlossen werden kann. Unter der Annahme, dass die DOA α des Nutzsignals 20 nicht mehr als 75° bezüglich der Frontalrichtung 34 beträgt, wird ein erster Frequenzbereich 40 derart zugewiesen, dass der erste Frequenzbereich 40 alle Frequenzen oberhalb 1,5 kHz umfasst, welche vom binauralen Hörgerät 4 behandelt werden. Ebenso wird ein zweiter Frequenzbereich 42 als der Frequenzbereich von Null bis 1,5 kHz zugewiesen. In der ersten lokalen Einheit 1 wird in noch zu beschreibender Weise aus dem ersten Hauptsignal 18, dem zweiten Hauptsignal 32 und dem ersten lokalen hinteren Signal 14 als einem ersten Hilfssignal ein erstes Bereichs-Richtsignal 44 erzeugt. Überdies wird in der ersten lokalen Einheit 1 für den zweiten Frequenzbereich 42 in noch zu beschreibender Weise aus dem ersten Hauptsignal 18 und dem zweiten Hauptsignal 32 ein zweites Bereichs-Richtsignal 46 erzeugt.
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Das erste Bereichs-Richtsignal 44, und das zweite Bereichs-Richtsignal 46 der lokalen Einheit 1 werden dann zusammen kombiniert und gegebenenfalls mit einiger weiterer Signalverarbeitung 48 behandelt, wie zum Beispiel frequenzabhängiger Verstärkung zur Korrektur einer Hörschwäche des Benutzers des binauralen Hörgerätes 4, was zu einem ersten lokalen Ausgangssignal 50 führt, welches durch einen ersten Ausgangswandler 54 der ersten lokalen Einheit in einen ersten Ausgangsschallsignal 52 umgewandelt wird. Die Richtmikrofonie für das erste Bereichs-Richtsignal 44 und das zweite Bereichs-Richtsignal wird, ebenso wie besagte weitere Signalverarbeitung, ebenfalls im ersten lokalen Teil einer Signalverarbeitungseinheit 15 der ersten lokalen Einheit 1 durchgeführt. In äquivalenter Weise kann in der zweiten lokalen Einheit 2 ein zweiter lokaler Teil einer Signalverarbeitungseinheit 55 ein zweites lokales Ausgangssignal 56 aus dem ersten Hauptsignal 18, dem zweiten Hauptsignal 32 und dem zweiten lokalen hinteren Signal 28 als einem zweiten Hilfssignal ableiten, in einer im ersten Frequenzbereich 40 und im zweiten Frequenzbereich 42 äquivalenten Weise zu derjenigen, welche für die lokale Einheit 1 gezeigt ist. Der Einfachheit halber sind jedoch in der Zeichnung von 1 die entsprechenden Signale und Verarbeitungsmittel weggelassen.
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2 zeigt in einer schematischen Draufsicht, wie die räumlichen Bedingungen an das erste Bereichs-Richtsignal gemäß 1 festzugelegen sind. In einer akustischen Szene mit einem Benutzer 60 des binauralen Hörgerätes 4 in der Mitte, wie in 1 dargestellt, hat ein Nutzsignal 20 eine geschätzte DOA von α bzgl. der Frontalrichtung 34. Die Quelle 36 des Nutzsignals 20 soll hierbei durch einen Sprecher gegeben sein, mit welchem der Benutzer 60 ein Gespräch führt. Infolge von kleinen Kopfbewegungen des Benutzers 60 während des Gesprächs als typischer Gesten, aber auch möglicherweise durch kleine Schätzfehler infolge eines verrauschten Hintergrundes der akustischen Szene ist die geschätzte DOA ggf. nicht perfekt entlang der „wirklichen“ DOA ausgerichtet. Daher wird das erste Bereichs-Richtsignal 44 erzeugt, indem bestimmte räumliche Bedingungen an seine resultierende Richtcharakteristik gestellt werden, sodass im ersten Frequenzbereich nach 1, d.h. für Frequenzen ≥ 1,5 kHz, eine höhere Robustheit gegenkleine oder mäßige Abweichungen der geschätzten DOA von ihrem wirklichen Wert erreicht wird.
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Zu diesem Zweck werden bzgl. der DOA α ein erster Winkel α1 = α + 5° und ein zweiter Winkel α2 = α - 5° festgelegt, bei welchen die Abschwächung zu 0 dB fixiert wird, d.h., das resultierende erste Bereichs-Richtsignal, abgeleitet vom ersten Hauptsignal 18, vom zweiten Hauptsignal 32 und vom ersten Hilfssignal 14 (gegeben durch das erste lokale hintere Signal), zeigt im ersten Frequenzbereich ≥ 1,5 kHz keinerlei Abschwächung eines auftreffenden Signals beim ein ersten Winkel α1 = α + 5° und beim zweiten Winkel α2 = α - 5°. Somit werden kleine Kopfbewegungen oder auch Schätzfehler für die DOA wahrscheinlich in diesem Bereich von +/- 5° um die geschätzte DOA bleiben. Konstruktionsbedingt ist dann jede Abschwächung von Richtschall mit einer DOA zwischen α1 und α2, welche im ersten Frequenzbereich auftreten kann, vernachlässigbar, während Schall, welcher maßgeblich von außerhalb des von α1 und α2 aufgespannten Kegels kommt, als Rauschen behandelt und abgeschwächt wird. Das erste Bereichs-Richtsignal kann aus dem ersten Hauptsignal 18, dem zweiten Hauptsignal 32 und dem ersten Hilfssignal 14 durch ein Linear Constrained Minimum Variance Richtmikrofon gebildet werden.
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3 zeigt in einer schematischen Draufsicht, wie die räumlichen Bedingungen an das zweite Bereichs-Richtsignal gemäß 1 festzugelegen sind. Für eine echte DOA in einem Bereich von +/- 75° bzgl. der Frontalrichtung 34 und unter der Annahme einer lediglich geringen oder mäßigen Abweichung der geschätzten DOA von ihrem wahren Wert, z.B. bis zu etwa +/- 5°, ist die Richtwirkung eines Nutzsignals 20 im zweiten Frequenzbereich weniger ausgeprägt, sodass die Robustheit erreicht werden kann, indem die geschätzte DOA als der Referenzwert für die räumliche Bedingung genommen werden kann, d.h., durch das Festlegen eines dritten Winkels α3 = α und die Forderung, dass bei α3 im resultierenden zweiten Bereichs-Richtsignal keine Abschwächung erfolgen soll. Die Folgen kleiner Kopfbewegungen oder Schätzfehler für die DOA sind konstruktionsbedingt im zweiten Frequenzbereich vernachlässigbar, da der Nutzschall dort weniger gerichtet ist. Das zweite Bereichs-Richtsignal kann aus dem ersten Hauptsignal 18, dem zweiten Hauptsignal 32 und dem ersten Hilfssignal 14 durch ein Minimum Variance Distortionless Response Richtmikrofon gebildet werden.
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Im Fall, dass die geschätzte DOA nahe einer seitlichen Richtung liegt, d.h. α ∈ [+/-90° - 15°, +/- 90° + 15°], werden als der erste Frequenzbereich bevorzugt die Frequenzen unterhalb von 500 Hz festgelegt, während als der zweite Frequenzbereich bevorzugt die Frequenzen oberhalb von 500 Hz festgelegt werden. Die Signalverarbeitung des binauralen Hörgerätes 4 wie dargestellt in den 1 bis 3 kann dann in äquivalenter Weise angewandt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses Beispiel eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste lokale Einheit
- 2
- zweite lokale Einheit
- 4
- binaurales Hörgerät
- 6
- erster vorderer Eingangswandler
- 8
- erster hinterer Eingangswandler
- 10
- erstes lokales vorderes Signal
- 12
- Umgebungsschall
- 14
- erstes lokales hinteres Signal
- 15
- erster lokaler Teil einer Signalverarbeitungseinheit
- 16
- erstes lokales Richtmikrofon
- 18
- erstes Hauptsignal
- 20
- Nutzsignal
- 22
- zweiter vorderer Eingangswandler
- 24
- zweites lokales vorderes Signal
- 26
- zweiter hinterer Eingangswandler
- 28
- zweites lokales hinteres Signal
- 30
- zweites lokales Richtmikrofon
- 32
- zweites Hauptsignal
- 34
- Frontalrichtung
- 36
- Quelle (des Nutzsignals)
- 40
- erster Frequenzbereich
- 42
- zweiter Frequenzbereich
- 44
- erstes Bereichs-Richtsignal
- 46
- zweites Bereichs-Richtsignal
- 48
- Signalverarbeitung
- 50
- erstes lokales Ausgangssignal
- 52
- erster Ausgangsschall
- 54
- erster Ausgangswandler
- 55
- zweiter lokaler Teil einer Signalverarbeitungseinheit
- 56
- zweites lokales Ausgangssignal
- 60
- Benutzer
- α
- DOA
- α1, α2, α3
- erster/zweiter/dritter Winkel
