DE4222050A1

DE4222050A1 - Sound field analysis realistic in terms of human perception - analysing multiple channel microphone system signals as individual components associated with single sources and separately psycho-acoustically analysed

Info

Publication number: DE4222050A1
Application number: DE4222050A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: HEAD Acoustics GmbH
Current assignee: HEAD Acoustics GmbH
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-07-04
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2012-07-05
Also published as: DE4222050C2

Abstract

The method of sound field analysis involves picking up the sound and noise using a multiple channel microphone arrangement and processing them. The two or more output signals of the microphone arrangement are broken up into individual signal components using a binaural processor. Each individual signal component is associated with a sound source. They are finally subjected to a separate psychoacoustic analysis. The sound field is picked up using a dual channel synthetic head measurement system with a transfer characteristic comparable to the human ear. USE/ADVANTAGE - Enables measurement results corresp. to actual human hearing impression to be obtd. in situations where there are multiple sound sources or for single source in chamber, thus enabling realistic analysis.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur gehör gerechten Schallfeldanalyse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des An spruchs 3.The invention is based on a method just sound field analysis according to the generic term of Claim 1 and a device for performing this procedure according to the preamble of the An Proverbs 3

Es ist bekannt, Schallfeldanalysen lediglich unter Verwendung eines Mikrofons mit dann kugelförmiger Richtcharakteristik durchzuführen, wobei es auch be kannt ist, die Ausgangssignale des Kugelricht-Mikro fons mit einer sogenannten A-Kurve zu gewichten und über eine Effektivwertbildung mit einer vorgegebenen Integrationszeitkonstante (üblicherweise 125 ms) eine zum Schalldruck proportionale Spannung zu erzeugen, deren Angabe dann in dBA erfolgt.It is known to only take sound field analyzes Using a microphone with then spherical Directional characteristic to perform, it also be is known, the output signals of the Kugelricht micro to weight fons with a so-called A curve and by forming an effective value with a specified one Integration time constant (usually 125 ms) one generate voltage proportional to sound pressure, which is then specified in dBA.

Schon seit einiger Zeit ist bekannt, daß eine solche einfache Schalldruckpegelmessung nicht gehörgerecht ist, da das menschliche Gehör nicht nur den Schalldruck pegel, sondern auch die spektrale Verteilung, die zeitliche Struktur, aber auch die räumlichen Positio nen der Schallquellen mit analysiert. Es bestehen daher auch sogenannte psychoakustische Meßverfahren, zum Beispiel der Lautheitsmesser nach DIN 45 631 oder ISO 532 B, die anstelle des A-bewerteten Schalldruck pegels die Lautheit in Sone messen, wobei die spektra le Verteilung des Schallereignisses berücksichtigt wird.It has been known for some time that such simple sound pressure level measurement not appropriate for the ear is because human hearing is not just sound pressure level, but also the spectral distribution that temporal structure, but also the spatial position of the sound sources are also analyzed. There are hence also so-called psychoacoustic measuring methods, for example the loudness meter according to DIN 45 631 or ISO 532 B instead of the A-weighted sound pressure level measure the loudness in sone, the spectra le distribution of the sound event taken into account becomes.

Allerdings muß bei allen bislang bekannten Verfahren bei deren Versuch einer objektiven gehörgerechten Schallfeldanalyse die Tatsache unberücksichtigt blei ben, daß beim Vorhandensein von mehr als einer Schall quelle oder bei einer Schallquelle in halliger Umge bung das menschliche Gehör in der Lage ist, eine völlig andere Analyse des Schallfeldes durchzuführen, ver glichen mit den erwähnten konventionellen einkanali gen Meßverfahren, so daß diese signifikant dann von der vom menschlichen Gehör und daher notwendigerweise gehörgerecht realisierten Analyse unter den genann ten Voraussetzungen, also mehr als eine Schallquelle oder Schallquelle in halliger Umgebung, abweichen.However, in all previously known methods when trying an objective hearing appropriate Sound field analysis ignore the fact ben that in the presence of more than one sound source or with a sound source in a reverberant environment exercise the human ear is able to completely perform another analysis of the sound field, ver compared with the conventional one-channel gene measuring method, so that this is then significantly from that of human hearing and therefore necessarily Adequate analysis carried out among the genann conditions, i.e. more than one sound source or sound source in a reverberant environment.

Hier helfen auch keine Kunstkopf-Meßsysteme weiter, die für sich gesehen ja bekannt sind, da es bisher nicht gelungen ist, die von einem Kunstkopf herrührenden Mikrofonsignale im Zeit- wie auch im Frequenzbereich so zu analysieren und zu verknüpfen, daß von einer tatsächlichen gehörgerechten Schallfeld analyse gesprochen werden kann, wieder unter der Vor aussetzung, daß mehrere Schallquellen oder eine Schall quelle in halliger Umgebung vorhanden sind; beides ist im Grunde ja der am häufigsten auftretende Fall.No artificial head measuring systems help here either further, which are known in themselves, since it has so far not succeeded by an artificial head originating microphone signals in time as well as in To analyze and link the frequency range so that of an actual audible sound field analysis can be spoken again under the pre suspension that multiple sound sources or one sound source is available in a reverberant environment; both are in Basically the most common case.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zu schaffen, in Schallfeldsituationen mit mehreren räumlich verteilten Schallquellen oder beim Vorhandensein von einer Schallquelle in halliger Umgebung dem tatsächlichen menschlichen Eindruck ent sprechende Meßergebnisse zu erzeugen, so daß auch unter diesen Bedingungen eine gehörgerechte Schall feldanalyse erfolgen kann.The invention is therefore based on the object Possibility to create in sound field situations with several spatially distributed sound sources or in the presence of a sound source in reverberant Environment from the actual human impression to produce meaningful measurement results, so that too under these conditions a hearing appropriate sound field analysis can be done.

Advantages of the invention

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 3 und hat den Vorteil daß unter Zugrundelegung einer mehrkanaligen Mikro fonaufnahmeanordnung, die beispielsweise mit Hilfe eines Kunstkopfmikrofons mit zwei vorhandenen Mikro fonsignalen realisiert werden kann, diese Mikrofon signale mit Hilfe eines binauralen Prozessors so ana lysiert werden können, daß wiederum Einzelsignale zur Verfügung stehen, die entsprechend der zu analy sierenden Schallfeldsituation wieder den einzelnen Schallquellen zugeordnet werden können.The invention solves this problem with the mark characterize the features of claim 1 or the features of claim 3 and has the advantage that based on a multi-channel micro fonaufnahmeanordnung, for example with the help an artificial head microphone with two existing microphones can be realized with this microphone signals with the help of a binaural processor so ana can be lysed that again individual signals are available, which correspond to the analy sound field situation again the individual Sound sources can be assigned.

Es ist daher möglich, für jede der Schallquellen ein zeln eine physikalische und psychoakustische Bewertung in Form der Bestimmung des A-bewerteten Schalldruckpe gels, der Lautheit, der Schärfe, der Rauhigkeit, der Tonalität und Schwankungsstärke durchzuführen und aus diesen Größen einen resultierenden Wert zu bestimmen.It is therefore possible to have one for each of the sound sources a physical and psychoacoustic assessment in the form of determining the A-weighted sound pressure pe gel, loudness, sharpness, roughness, To perform tonality and fluctuation and a resultant value from these quantities determine.

Dabei ist es sinnvoll, darauf hinzuweisen, daß ohne diese durch die Erfindung gewährleistete Zerlegung in Teilsignale, die den entsprechenden Schallquellen entsprechen, stets nur ein resultierendes Signal ausge wertet werden kann. Dies bedeutet in Schallfeldsitua tionen, die nicht aus einer Schallquelle im Freifeld bestehen, daß auch bei Verwendung eines Kunstkopf mikrofons (welches also zwei Mikrofonsignale liefert) nur eine durch komplexe Überlagerung von allen Schall anteilen hervorgerufene Signalspannung zur Verfügung steht, die nicht mehr sinnvoll, d. h. entsprechend dem Ziel, welches sich die Erfindung gesetzt hat, gehörgerecht analysiert werden kann.It makes sense to point out that without this disassembly guaranteed by the invention in partial signals that correspond to the corresponding sound sources correspond, always only a resulting signal out can be evaluated. This means in a sound field situation ions that do not come from a sound source in the open field exist that even when using an artificial head microphones (which therefore delivers two microphone signals) only one by complex superposition of all sound share caused signal voltage available stands that no longer makes sense, d. H. corresponding the aim of the invention, can be analyzed properly.

Insofern beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß zum Beispiel die Berechnung der Lautheit, ange wendet auf die Summe von mehreren Signalen, einen völlig anderen Wert ergibt als die Summe der Teillaut heiten der einzelnen Signale. Für eine gehörgerechte Schallfeldanalyse ist jedoch nur dieser Ansatz sinn voll, d. h. die Einzelanalyse der einzelnen Schall quellen zumindest in den Schallfeldsituationen, in denen nicht nur eine Einzelschallquelle im Freifeld analysiert werden soll.In this respect, the invention is based on the knowledge that that, for example, the calculation of loudness applies to the sum of several signals, one gives a completely different value than the sum of the partial volume units of the individual signals. For a hearing appropriate However, sound field analysis only makes sense full, d. H. the individual analysis of each sound swell at least in the sound field situations, in not just a single sound source in the free field should be analyzed.

Durch die durch die Erfindung gewährleistete Verknüp fung der einzelnen psychoakustischen Parameter der möglichen n-Schallquellen ergibt sich im Endeffekt eine gehörrichtige Anzeige, d. h. es ist erstmals die Möglichkeit geboten, Schallquellen auch dann, wenn es sich um mehrere handelt oder diese in halli ger Umgebung arbeiten, so zu analysieren und zur An zeige zu bringen, wie diese auch vom menschlichen Gehör effektiv wahrgenommen werden.By the linkage guaranteed by the invention the individual psychoacoustic parameters of the Possible n-sound sources result in the end an accurate ad, d. H. it is first time offered the possibility to use sound sources if there are several or these in halli work in an environment, so to analyze and show how to bring this from human Hearing can be effectively perceived.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing tion and are described in the following section spelling explained in more detail. Show it:

Fig. 1 als insofern bekannter Ausgangspunkt für die Erfindung und zum besseren Verständnis der grundsätzlichen Problematik zwei unterschied liche Schallfeldsituationen, bestehend aus zwei unkorrelierten Signalquellen (Stand der Technik) und Fig. 1 as a known starting point for the invention and for a better understanding of the basic problem two different union sound field situations, consisting of two uncorrelated signal sources (prior art) and

Fig. 2 eine Ausführungsform vorliegender Erfindung in Form eines Blockschaltbildes zur gehörge rechten Schallfeldanalyse unter Zugrundele gung einer mehrkanaligen Mikrofonanordnung zur Aufnahme. Fig. 2 shows an embodiment of the present invention in the form of a block diagram for the right sound field analysis based on a multichannel microphone arrangement for recording.

Fig. 3 ein vervollständigtes binaurales Modell, welches die Verarbei tung bis hin zur binauralen Verkittung simuliert und Fig. 3 shows a completed binaural model, which simulates the processing up to the binaural cementation and

Fig. 4 in größerem Detail den in Fig. 3 eingesetzten binauralen Prozessor zur Analyse der binauralen Erregungsmuster. Fig. 4 in greater detail in Fig. 3 binaural processor used for the analysis of binaural excitation pattern.

Description of the embodiments

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, daß, wie in Fig. 1 auch formelmäßig angegeben, die Lautheit oder Geräuschqualität einer Signalsumme einen völlig anderen Wert ergibt als die Summe der Teil lautheiten der einzelnen Signale, so daß die Erfin dung vorschlägt, gewonnene mehrkanalige Mikrofonsignale mittels eines binauralen Prozessors so miteinander zu verknüpfen und zu analysieren, daß am Ausgang des Prozessors zuordnungsbare Signale zur Weiterverarbei tung vorliegen.The basic idea of the present invention is that, as indicated in Fig. 1 also in formula, the loudness or noise quality of a signal sum gives a completely different value than the sum of the partial loudnesses of the individual signals, so that the invention proposes multi-channel microphone signals obtained by means of to link and analyze a binaural processor in such a way that assignable signals are available at the output of the processor for further processing.

Die grundsätzliche Problematik und Aufgabenstellung vorliegender Erfindung besteht entsprechend Fig. 1 darin, daß, wie gezeigt, üblicherweise beliebig un korrelierte Signalquellen eine Schallfeldsituation bilden, beispielsweise die in Fig. 1 lediglich be rücksichtigten Schallquellen S1 und S2, die in einem beliebigen Winkel und Abstand zum Schallaufnehmer stehen.The basic problem and task of the present invention according to Fig. 1 is that, as shown, usually arbitrarily un-correlated signal sources form a sound field situation, for example the sound sources S 1 and S 2 only taken into account in Fig. 1, which are at any angle and Stand at a distance from the sound sensor.

Für ein normales Monomeßmikrofon mit kugelförmiger Richtcharakteristik wirkt sich nur die Entfernung der Schallquellen vom Schallmeßort auf den Pegel aus. Wird dagegen die räumliche Position der Schallquel len verändert, so daß sich unterschiedliche Schall einfallsrichtungen entsprechend der Darstellung auf der rechten Seite der Fig. 1 ergeben, dann liefert das Meßmikrofon immer noch die gleichen Ausgangs signale. For a normal mono measuring microphone with a spherical directional characteristic, only the distance of the sound sources from the sound measuring point affects the level. If, on the other hand, the spatial position of the sound sources is changed, so that there are different sound directions of incidence as shown on the right-hand side of FIG. 1, then the measuring microphone still delivers the same output signals.

Bei einer gehörmäßigen Beurteilung beeinflußt aber die Schallquellenposition in signifikanter Art und Weise die Beurteilung der Schallfeldsituation. Je nach Pegel, spektraler Zusammensetzung und zeitlicher Struktur können sich zum Beispiel die beiden Schall quellen S1 und S2 gegeneinander in ihrer subjektiv empfundenen Wirkung beeinflussen, insbesondere dann, wenn sie aus der gleichen Richtung abstrahlen. Sind sie dagegen in unterschiedlichen Richtungen positio niert, ist das menschliche Gehör in der Lage, auf grund der binauralen Signalverarbeitung die beiden unterschiedlichen Richtungen zu erkennen und die ein zelnen Schallquellen zu selektieren, also in diesem Sinne gehörgerecht zu analysieren.In the case of a proper assessment, however, the sound source position influences the assessment of the sound field situation in a significant manner. Depending on the level, spectral composition and temporal structure, for example, the two sound sources S 1 and S 2 can influence each other in their perceived effect, especially if they emit from the same direction. If, on the other hand, they are positioned in different directions, the human ear is able to recognize the two different directions on the basis of the binaural signal processing and to select the individual sound sources, i.e. to analyze them accordingly in this sense.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind zwei ge trennte Aufnahmemikrofone M1 und M2 vorgesehen, die insofern eine mehrkanalige Mikrofonanordnung bilden und die im übrigen bevorzugt so angeordnet und aus gebildet sein können, daß sie Teil eines zweikana ligen Kunstkopf-Meßsystems sind, welches zum mensch lichen Gehör vergleichbare Übertragungseigenschaften aufweist. Angedeutet ist dies durch jeweilige Außen ohr-Übertragungsfunktionsblöcke A1 und A2 für links und rechts, die den Mikrofonen M1 und M2 insofern zugeordnet sind, was nicht als Serienschaltung zu verstehen ist.In the embodiment of FIG. 2, two separate recording microphones M 1 and M 2 are provided, which in this respect form a multi-channel microphone arrangement and which, moreover, can preferably be arranged and formed such that they are part of a two-channel artificial head measuring system, which has comparable transmission characteristics to human hearing. This is indicated by respective outer ear transmission function blocks A 1 and A 2 for left and right, which are assigned to the microphones M 1 and M 2 in so far, which is not to be understood as a series connection.

Die durch die Außenohrübertragungsfunktionen des zwei kanaligen Kunstkopf -Meßsystems realisierten Mikro fonsignale gelangen zu Innenohr-Filterbankblöcken F1, F2 für links und rechts und werden anschließend einem binauralen Prozessor P zugeführt, der die beiden Ohrsignale in geeigneter Weise so miteinander ver knüpft und analysiert, daß am Ausgang des binauralen Prozessors wieder Signale vorliegen, die den einzel nen Signalquellen S1, S2, S3 . . . Sn zugeordnet werden können. Diese Signale werden dann einer getrennten Analyse hinsichtlich ihrer physikalischen psychoaku stischen Eigenschaften zugeführt, wozu entsprechende Bewertungsblöcke B1, B2 . . . Bn vorgesehen sind, deren Ausgangssignale dann zu einem Gesamtergebnis an einem Verknüpfungsblock V miteinander verknüpft werden, an dessen Ausgang sich dann ein Meßwert ergibt, der einer tatsächlichen, gehörgerechten Geräuschbewertung entspricht.The microphone signals implemented by the outer ear transmission functions of the two-channel artificial head measuring system arrive at inner ear filter bank blocks F 1 , F 2 for left and right and are then fed to a binaural processor P, which links and analyzes the two ear signals in a suitable manner, that at the output of the binaural processor signals are again present that the individual signal sources S 1 , S 2 , S 3 . . . Sn can be assigned. These signals are then fed to a separate analysis with regard to their physical psychoacoustic properties, for which purpose corresponding evaluation blocks B 1 , B 2 . . . Bn are provided, the output signals of which are then linked together to form an overall result at a logic block V, at the output of which there is then a measured value which corresponds to an actual, hearing-appropriate noise assessment.

Wie schon angedeutet wird zur Realisierung der mehrka naligen Mikrofonanordnung mit Vorzug die mehrkanalige Mikrofonanordnung eines zweikanaligen Kunstkopf- Meßsystems eingesetzt, d. h. es wird als Aufnahmesy stem ein Kunstkopf zugrundegelegt, der zum menschli chen Gehör vergleichbare Übertragungseigenschaften aufweist. Am zweckmäßigsten wird daher ein solcher Kunstkopf verwendet, wie er in der europäischen Pa tentanmeldung 01 56 333 A2 beschrieben ist.As already indicated, the realization of the mehrka nal microphone arrangement with preference the multi-channel Microphone arrangement of a two-channel dummy head Measuring system used, d. H. it is called a recording sy stem is based on an artificial head that is human comparable hearing characteristics having. The most appropriate is one Dummy head as used in the European Pa tent registration 01 56 333 A2.

Im folgenden wird anhand der Darstellung der Fig. 3 und 4 genauer auf den in Fig. 2 grundsätzlich gezeig ten Aufbau zur gehörgerechten Schallfeldanalyse ein gegangen. In the following, a more detailed discussion of the structure shown in FIG. 2 for hearing-appropriate sound field analysis will be made based on the representation of FIGS. 3 and 4.

Nur in dem speziellen und bevorzugten Fall des Einsat zes eines Kunstkopfes bedeuten die Blöcke A1 und A2 "Außenohrübertragungsfunktion", daß die beiden Mikro fone M1 und M2 die Kunstkopf-Mikrofonsignale des lin ken und des rechten Ohrs bilden und diese Signale richtungsabhängig durch die Außenohrübertragungsfunk tion gefiltert werden.Only in the special and preferred case of use of an artificial head, the blocks A 1 and A 2 mean "outer ear transfer function" that the two microphones M 1 and M 2 form the artificial head microphone signals of the left and right ear and these signals depending on the direction be filtered by the outer ear transmission function.

Diese Filterung der beiden Mikrofonsignale in Verbindung mit den interauralen Pegel- und Phasenunterschieden zwi schen den beiden Mikrofonsignalen M1 und M2, aufgrund des räumlichen Abstandes, sind notwendig, um mit Hilfe des binauralen Prozessors P die einzelnen Schallquellen wieder separieren zu können. Für jede beliebige Schalleinfallsrich tung gibt es eine unterschiedliche Außenohrübertragungs funktion für das linke und rechte Kunstkopf-Mikrofonsignal, desgleichen einen signifikanten, richtungsabhängigen Pha senfrequenzgang zwischen den beiden Mikrofonsignalen.This filtering of the two microphone signals in connection with the interaural level and phase differences between the two microphone signals M 1 and M 2 , due to the spatial distance, are necessary in order to be able to separate the individual sound sources again using the binaural processor P. There is a different outer ear transmission function for the left and right artificial head microphone signal for every sound incidence direction, as well as a significant, direction-dependent phase frequency response between the two microphone signals.

Das nachgeschaltete Innenohrfiltersystem, welches in Fig. 2 als linke und rechte Innenohrfilterbank F1 und F2 bezeich net ist, ist eine bekannte Gegebenheit des Gehörs. Bekannt lich werden die einfallenden Schallsignale des menschlichen Gehörs in der Basilarmembran weiter verarbeitet. Diese Ba silarmembran läßt sich nachrichtentechnisch wie ein Filter banksystem auffassen. Eine nähere Beschreibung, wie ein sol ches Innenohrfiltersystem zu verstehen ist, findet sich in dem Buch von Zwicker und Feldkeller "Das Ohr als Nachrichten empfänger". The downstream inner ear filter system, which is designated in FIG. 2 as left and right inner ear filter banks F 1 and F 2 , is a known fact of hearing. As is known, the incident sound signals from the human ear are processed further in the basilar membrane. In terms of messaging, this Ba membrane membrane can be understood as a filter bank system. A more detailed description of how to understand such an inner ear filter system can be found in the book by Zwicker and Feldkeller "The ear as a message recipient".

Dort ist auch beschrieben, wie in erster Näherung eine solche Innenohrfilterbank als Ausführungsbeispiel technisch realisiert werden könnte. In einer besonders einfachen Approximation lassen sich sogar übliche Terzfilterbänke hierfür verwenden.There is also described as a first approximation such an inner ear filter bank as an embodiment could be technically realized. In one particularly simple approximation can even be common Use third-party filter banks for this.

Insofern dienen die in Fig. 2 dargestellten Blöcke A1 mit F1 bzw. A2 mit F2 der Beschreibung der Mikro fonsignalwege.In this respect, the blocks A 1 with F 1 and A 2 with F 2 shown in FIG. 2 serve to describe the microphone signal paths.

Der von den Blöcken A1 mit F1 und A2 mit F2 beauf schlagte binaurale Prozessor P separiert die ihm zuge führten Summensignale des rechten und linken Ohrs wieder in Einzelsignale, die den einzelnen Schall quellen entsprechen und auf diese Weise einer getrenn ten psychoakustischen Bewertung zugeführt werden kön nen, woraufhin erst dann die Einzelergebnisse zu einem Summenergebnis zusammengefaßt oder aber auch als Einzel ergebnisse zur Verfügung gestellt werden können.The binaural processor P acted upon by the blocks A 1 with F 1 and A 2 with F 2 separates the sum signals fed to it from the right and left ear into individual signals which correspond to the individual sound sources and in this way a separate psychoacoustic evaluation can then be supplied, whereupon only then can the individual results be combined to form a total result or can also be made available as individual results.

Dabei ist es für den Einsatz in der Praxis schon hilf reich und für eine Bewertung ausnutzbar, wenn es ge lingt, beispielsweise mit einer Kunstkopf -Messung eine Aussage zu bekommen, daß z. B. drei Schallquellen in den Richtungen x, y, z, mit der Lautheit l_y, l_z, und entsprechend für die anderen psychoakustischen Parameter vorhanden sind.It is helpful for use in practice and can be used for an evaluation if it works, for example with an artificial head measurement to get a statement that z. B. three sound sources in the directions x, y, z, with the loudness l _y , l _z , and correspondingly available for the other psychoacoustic parameters.

Dabei versteht es sich, daß der in Fig. 2 dargestell te, der psychoakustischen Bewertung nachgeschaltete Block V zur gehörgerechten Geräuschbewertung, bei spielsweise durch Verknüpfung der einzelnen psycho akustischen Parameter der n-Schallquellen lediglich zur Abrundung als Anwendungsbeispiel zu verstehen ist. Im Block V können beispielsweise gewichtete Ver knüpfungen der von der psychoakustischen Bewertung gelieferten Einzelsignale vorgenommen werden in an sich beliebiger, auch durch empirische Versuche für den jeweiligen Anwendungszweck zu ermittelnden Gewich tungs- und Bemessungsfaktoren, falls man überhaupt zu einem resultierenden Ergebnis kommen möchte. Hierzu, nämlich zu der gehörgerechten Geräuschbewertung der Einzelsignale kann noch darauf hingewiesen werden, daß bekanntlich dann, wenn zwei Schallquellen aus der gleichen Richtung auf eine Person einstrahlen, das sich ergebende Hörereignis subjektiv anders beur teilt wird, als wenn die Schallquellen aus unter schiedlicher Richtung abstrahlen. Die Verknüpfung der einzelnen psychoakustischen Parameter der n- Schallquellen im Block V kann daher neben der Überla gerung der Lautheit in Abhängigkeit zur Schallein fallsrichtung und deren Verknüpfung mit anderen Schall einfallsrichtungen auch noch weitere Gesetzmäßigkei ten einbeziehen, mit entsprechenden anderen psycho akustischen Parametern.It goes without saying that the block V shown in FIG. 2, downstream of the psychoacoustic evaluation, for hearing-appropriate noise evaluation, for example by linking the individual psychoacoustic parameters of the n-sound sources, is only to be understood as an application example to round off. In block V, weighted links, for example, of the individual signals supplied by the psychoacoustic evaluation can be made in any weighting and dimensioning factors that can be determined by empirical tests for the respective application, if one would like to get a result at all. For this purpose, namely for the hearing-appropriate noise assessment of the individual signals, it can also be pointed out that, as is known, when two sound sources irradiate a person from the same direction, the resulting hearing event is subjectively judged differently than when the sound sources emit from different directions . The linking of the individual psychoacoustic parameters of the n-sound sources in block V can therefore include not only the superimposition of the loudness depending on the direction of sound and its connection with other directions of sound, but also other laws, with corresponding other psycho-acoustic parameters.

In Fig. 3 ist ein vervollständigtes binaurales Modell, bestehend aus einzelnen Bausteinen dargestellt, welches ausgehend vom Einfluß des Außenohrs (l = links; r = rechts) die Verarbeitung bis hin zur binauralen Verkettung simuliert bzw. darstellt. So findet sich im Baustein A der Einfluß des Außenohrs bzw. ent sprechend der Fig. 2 die Außenohrübertragungsfunktion links bzw. rechts wieder, während die Blöcke B, C und D eine detailliertere Darstellung der Innenohr filterbank F1 bzw. F2 entsprechend Fig. 2 angeben. Der eigentliche binaurale Prozessor in Fig. 3 ist mit E bezeichnet. Im einzelnen kann man unter den Blöcken B das Mittelohr bzw. dessen Einfluß auf das Signalverhalten, unter dem Block C die Cochlea und unter dem Block D die Haarzellen im Ohrbereich ver stehen.In Fig. 3 is a completed binaural model consisting prepared from individual components, which, starting from the influence of the outer ear (l = left; r = right) simulates the processing to binaural concatenation or represents. Thus, the influence of the outer ear or corresponding to FIG. 2, the outer ear transfer function can be found on the left or right in block A, while blocks B, C and D provide a more detailed representation of the inner ear filter bank F 1 or F 2 corresponding to FIG. 2 specify. The actual binaural processor in FIG. 3 is labeled E. In particular, one can under blocks B the middle ear or its influence on the signal behavior, under block C the cochlea and under block D the hair cells in the ear area ver.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Fig. 3 und 4 lediglich ein mögliches Ausfüh rungsbeispiel eines binauralen Prozessors zeigen, so, wie er für entsprechende Untersuchungen einge setzt worden ist und wie er im folgenden zum besse ren Verständnis näher erläutert wird. Die Erfindung ist aber auf diese technische Ausführungsform eines binauralen Prozessors nicht beschränkt, der für sich gesehen in der einen oder anderen Konfiguration und für andere Zwecke dem Fachmann auch bekannt ist. Durch den binauralen Prozessor gelingt es, eine psychoaku stische Bewertung von Hörereignissen nicht auf der Basis von Mikrofonsignalen durchführen zu müssen, sondern erst nach einer entsprechend realisierten Selektion in Einzelschallquellen, und nur durch ein solches Vorgehen gelingt es, tatsächlich eine hörge rechte Schallfeldanalyse im Endeffekt zur gehörrich tigen Schallmessung, insbesondere zur binauralen Lärm bewertung bzw. binauralen Lautheitsmessung zu reali sieren.In this context, it should be noted that FIGS . 3 and 4 only show a possible embodiment of a binaural processor, as it has been used for corresponding studies and how it is explained in more detail below for better understanding. However, the invention is not limited to this technical embodiment of a binaural processor, which in its own right in one or the other configuration and for other purposes is also known to the person skilled in the art. Thanks to the binaural processor, it is not necessary to carry out a psychoacoustic evaluation of hearing events on the basis of microphone signals, but only after a correspondingly implemented selection in individual sound sources, and only with such a procedure can a sound sound field analysis actually be achieved in the end real sound measurement, especially for binaural noise assessment or binaural loudness measurement.

Insofern dienen, wie schon erwähnt, die Blöcke A1 mit F1 bzw. A2 mit F2 in Fig. 2 bzw. die Blöcke A, B, C und D in Fig. 3 der Beschreibung der Mikrofon signalwege, wobei der in Fig. 3 gezeigte binaurale Prozessor E auf einem sogenannten Kreuzkorrelations modell, beispielsweise nach Lindemann und Gaick ba siert, dessen Einzelkomponenten in Fig. 4 noch darge stellt sind. Da insofern Aufbau und prinzipielle Wir kungsweise eines solchen bei der Erfindung bevorzugt eingesetzten binauralen Prozessors bekannt sind, braucht lediglich noch darauf hingewiesen zu werden, daß die in Fig. 3 erkennbare übergeordnete Mustererkennung die Aufgabe der Analyse der binauralen Erregungs muster übernimmt und die für die Bestimmung der Schalleinfallsrichtung entscheidenden Parameter extra hiert. Diese extrahierten Parameter sind beispielsweise richtungsspezifische Merkmale, interaurale Zeitdiffe renz und interaurale Pegeldifferenz. Dies geschieht durch eine gleitende Korrelation der Ohrsignale, die durch zusätzliche Verarbeitungsschritte erweitert werden kann. Die kontralaterale Inhibition sorgt für eine Beseitigung von Mehrdeutigkeiten, eine Kontrast verschärfung sowie für die Sensitivität gegenüber interauralen Pegeldifferenzen. Die Auswertestufe ent sprechend Fig. 4 übernimmt die Analyse der binauralen Erregungsmuster, die in Fig. 3 als übergeordnete Muster erkennung dargestellt ist. Sie liefert Aufschluß über die Anzahl der Schallereignisse sowie deren Schall einfallsrichtung. Die Strategie dieser Analyse ent sprechend dem Schaltungsaufbau der Fig. 4 setzt sich daher aus einer gleitenden, zweidimensionalen Mitte lung im Zeit- und Frequenzbereich und anschließender Bestimmung der Maxima der so gemittelten binauralen Erregungsmuster zusammen. Es versteht sich, daß bei spielsweise das in den Fig. 3 und 4 gezeigte binau rale Modell an den jeweils verwendeten Kunstkopf, d. h. an die Außenohrübertragungsfunktion anzupassen ist.In this respect, as already mentioned, the blocks A 1 with F 1 or A 2 with F 2 in FIG. 2 or the blocks A, B, C and D in FIG. 3 serve to describe the microphone signal paths, the one in FIG . 3 binaural processor e model shown on a so-called cross-correlation, for example Siert by Lindemann and Gaick ba whose individual components in FIG. 4 illustrates yet Darge are. Since the structure and basic principle of such a binaural processor used in the invention are known, it only needs to be pointed out that the higher-level pattern recognition shown in FIG. 3 takes on the task of analyzing the binaural excitation pattern and that for the determination decisive parameter of the direction of sound incidence. These extracted parameters are, for example, direction-specific features, interaural time difference and interaural level difference. This is done by a sliding correlation of the ear signals, which can be expanded by additional processing steps. The contralateral inhibition removes ambiguities, increases contrast and increases sensitivity to interaural level differences. The evaluation stage ent speaking Fig. 4 assumes the analysis of the binaural excitation patterns, the detection is shown in Fig. 3 as a master pattern. It provides information about the number of sound events and their direction of sound. The strategy of this analysis according to the circuit structure of FIG. 4 is therefore composed of a sliding, two-dimensional averaging in the time and frequency domain and subsequent determination of the maxima of the averaged binaural excitation patterns. It is understood that, for example, the binary model shown in FIGS . 3 and 4 is to be adapted to the artificial head used in each case, ie to the outer ear transmission function.

Eine psychoakustische Bewertung, wie sie an den Aus gangssignalen des binauralen Prozessors P entsprechend Fig. 2 durchgeführt wird, bedeutet, daß ein Schallsignal hinsichtlich Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwan kungsstärke, Tonalität usw. beurteilt wird. Dabei ist in einem ganz speziellen Zusammenhang ein psycho akustisches Bewertungs- bzw. Berechnungsverfahren für sich gesehen bekannt, und zwar eine Untersuchung für ideale Freifeldbedingungen, d. h. bei einer Schall quelle im reflexionsarmen Raum vor einer Versuchsper son. Es kann in diesem Zusammenhang verwiesen werden auf das Buch "Psychoakustics" von Prof. Zwicker und Dr. Fastel, in welchem unterschiedliche psychoakusti sche Größen und die Art und Weise ihrer Bestimmung beschrieben sind in Verbindung mit den schon erwähn ten idealen Freifeldbedingungen. Tatsächlich finden aber die meisten Schallereignisse nicht in refle xionsfreier Umgebung statt, ferner auch nicht immer exakt von vorn, wobei schließlich im realen Leben Schallereignisse zur gleichen Zeit aus unterschied lichen Richtungen auftreten. Somit läßt sich auch ein solches Summensignal, unabhängig davon, ob es mit einem Meßmikrofon oder mit einem Kunstkopf- Mikrofonsignal hergeleitet wird, nicht mehr sinn voll mit diesen bekannten psychoakustischen Analyse verfahren analysieren, da sie sich gegenseitig beein flussen, überlagern oder stören. Es ist daher eine wegweisende Maßnahme vorliegender Erfindung, daß die psychoakustische Bewertung auf der Basis von mit Hilfe eines binauralen Prozessors separierten einzelnen Schallquellen durchgeführt wird.A psychoacoustic evaluation, as it is carried out on the output signals from the binaural processor P according to FIG. 2, means that a sound signal is assessed in terms of loudness, sharpness, roughness, fluctuation strength, tonality, etc. In a very special context, a psychoacoustic evaluation or calculation method is known per se, namely an examination for ideal free field conditions, ie in the case of a sound source in a low-reflection room in front of a test person. In this context, reference can be made to the book "Psychoakustics" by Prof. Zwicker and Dr. Fastel, in which different psychoacoustic parameters and the way in which they are determined are described in connection with the ideal free field conditions already mentioned. In fact, however, most sound events do not take place in a reflection-free environment, and also not always from the front, with sound events ultimately occurring at the same time from different directions in real life. Thus, such a sum signal, regardless of whether it is derived with a measuring microphone or with an artificial head microphone signal, can no longer be meaningfully analyzed with these known psychoacoustic analysis methods, since they influence, overlap or interfere with one another. It is therefore a groundbreaking measure of the present invention that the psychoacoustic evaluation is carried out on the basis of individual sound sources separated with the aid of a binaural processor.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die Ansprü che und insbesondere der Hauptanspruch Formulierungs versuche der Erfindung ohne umfassende Kenntnis des Stands der Technik und daher ohne einschränkende Prä judiz sind. Daher bleibt es vorbehalten, alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung darge stellten Merkmale sowohl einzeln für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander als erfindungs wesentlich anzusehen und in den Ansprüchen niederzu legen sowie den Hauptanspruch in seinem Merkmalsge halt zu reduzieren.Finally, it is pointed out that the claims che and in particular the main claim wording try the invention without extensive knowledge of State of the art and therefore without restrictive pre are judiz. Therefore, it is reserved for everyone in the Description, the claims and the drawing Darge presented features both individually and individually in any combination with each other as a fiction essential to look at and down in the claims as well as the main claim in its feature set stop reducing.

Claims

1. A method for hearing-appropriate sound field analysis, in particular in the presence of more than one sound source or with a sound source in a halli ger environment, sound and noises being recorded and processed technically by a microphone, characterized in that the sound field is picked up with the aid of a multi-channel microphone arrangement and its at least Two different output signals are broken down into individual signal components using a binaural processor, assigned to the respective sound sources and then the individual signals are fed to a separate psychoacoustic evaluation.

2. The method according to claim 1, characterized in that that for sound field recording a two-channel art head measuring system with ver comparable transmission properties used becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the different output signals le the psychoacoustic assessment to a resul be measured value summarized.

4. Device for hearing-appropriate sound field analysis, in particular in the presence of more than one sound source or with a sound source in halli ger environment, for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a multi-channel microphone arrangement (M 1 ; M 2 is provided), the output signals of a binaural processor (P) are fed to the decomposition in the single nen sound sources allocable signal components behind the binaural Prozes sor (P) whose output signal components to the number of sound sources (S 1, S 2... Sn) correspond separately to a psychoacoustic evaluation.

5. The device according to claim 4, characterized in that a plurality of psychoacoustic Be evaluation blocks (B 1 ... Bn) are provided, to which the individual output signals of the binaural process sors (P) are supplied, the individual signals after the psychoacoustic evaluation a resultant display are summarized.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the multichannel microphone arrangement consists of a two-channel artificial head measuring system which has comparable transmission characteristics to human hearing (A 1 ; A 2 ), each artificial head individual microphone for left and on the right, separate inner ear filter banks (F 1 , F 2 ) are connected, the output signals of which are fed to the binaural processor (P).