EP1458216A2 - Vorrichtung und Verfahren zur Adaption von Hörgerätemikrofonen - Google Patents

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EP1458216A2
EP1458216A2 EP04003637A EP04003637A EP1458216A2 EP 1458216 A2 EP1458216 A2 EP 1458216A2 EP 04003637 A EP04003637 A EP 04003637A EP 04003637 A EP04003637 A EP 04003637A EP 1458216 A2 EP1458216 A2 EP 1458216A2
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EP
European Patent Office
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microphone
microphones
amplitude
output signal
polynomial
Prior art date
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EP04003637A
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English (en)
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EP1458216A3 (de
EP1458216B1 (de
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Georg-Erwin Arndt
Joachim Dr. Eggers
Thomas Hanses
Torsten Dr. Niederdränk
Hartmut Ritter
Gunter Sauer
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1458216A3 publication Critical patent/EP1458216A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/004—Monitoring arrangements; Testing arrangements for microphones
    • H04R29/005—Microphone arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/407—Circuits for combining signals of a plurality of transducers

Definitions

  • the present invention relates to a mutual method Adaptation of several microphones of one hearing aid. About that the present invention also relates to a corresponding one Device for adapting the microphones.
  • Directional microphones are sensitive to upsets the transfer functions of the microphones by amount and Phase.
  • the sensitivity to upset increases the order of the directional microphone system and with falling frequency.
  • Such directional microphone systems are used at low frequencies most sensitive.
  • a microphone at low frequencies by one First order high pass can be determined.
  • a first microphone 1 can be activated by a Characterize the high pass with the transfer function s / s-pol_ac1.
  • the microphone 1 picks up a first input signal 2.
  • This input signal filtered with the high pass filter of the microphone 1 2 is using a first compensation filter 3 converted into a first microphone output signal 4.
  • the Compensation filter 3 has the transfer function s-pol_ac1 / s-pol_ideal. Both numerator and denominator can be used as Polynomial.
  • the counter polynomial of the compensation filter 3 is chosen so that it corresponds to the denominator polynomial of the acoustic high pass of the microphone 1 corresponds.
  • the denominator polynomial of the compensation filter 3 corresponds to the denominator polynomial the high pass of an ideal microphone.
  • the specific high pass with the transfer function s / s-pol_ac2 of the second microphone 5 a second compensation filter 6 with the transfer function s-pol_ac2 / s-pol_ideal compensated so that from the second Microphone input signal 7 a corresponding second microphone output signal 8 arises.
  • the denominator polynomial of the high pass 5 by the counter polynomial of the second Compensation filter 6 eliminated.
  • the object of the present invention is that Simplify compensation of microphone differences in hearing aids.
  • this object is achieved by a method for mutual adaptation of several microphones of a hearing aid, by measuring a first amplitude of a first output signal from a first of the several microphones in one predetermined frequency range, measuring a second amplitude a second output signal from a second one of the plurality Microphones in the specified frequency range and filtering the first output signal as a function of the first amplitude and the second amplitude, so the difference between the two output signals is reduced.
  • a device for mutual adaptation of several microphones of a hearing aid with a first measuring device for measuring a first amplitude a first output signal from a first one of the plurality Microphones in a given frequency range, one second measuring device for measuring a second amplitude a second output signal from a second one of the plurality Microphones in the specified frequency range and a filter device, to the first and second measuring devices is connected to filter the first output signal in Dependence on the first amplitude and the second amplitude, so the difference between the two output signals is reducible.
  • a compensation filter in a microphone path the reference path.
  • One compensation filter each is in every path except the reference path, contain. This means that for example with three microphones to provide a compensation filter in two microphone paths while the third microphone path is the reference path is used.
  • the predetermined frequency range preferably corresponds to measuring the amplitudes of the two output signals of the microphones a frequency band below 150 Hz.
  • the frequency band is between 40 and 60 Hz or 80 to 120 Hz. This is the area where there are differences in the Corner frequency of the high-pass filter of the microphones is particularly strong to make noticable.
  • the filtering can be adjusted by a control loop, so that the first and second amplitudes correspond to each other. This makes it possible to change the transfer function over time of the microphones, for example due to dirt or counteract aging effectively.
  • the compensation filtering can be divided into two partial filterings become.
  • a first partial filtering is done by a Denominator polynomial, which is the high pass frequency of the reference path modeled, realized.
  • a second sub-filter is replaced by a Counter polynomial that is adapted so that the averaged level difference between the microphone paths is minimal.
  • the adaptation takes place through the formation of the amount of the signals instead, which eliminates phase dependency. So that can to a unit like the "acoustical delay" mentioned above compensation "block.
  • the coefficients of the counter polynomial are only dependent on a single parameter. This leads to one little effort for adaptation. Is just the counter polynomial adaptable, this does not lead to identical in principle same microphone signals because of an error between the Characteristic of the reference microphone and that in the denominator polynomial described filter effect can exist. The effect of this good approximation is sufficient to directivity to improve significantly with minimal effort.
  • the amount and / or Phase of the first output signal are modified. In order to the setting of the directional microphone can be improved.
  • each Microphone can be characterized by a characteristic in the low-frequency range acoustic high pass, whose corner frequency is about 50 Hz and an electrical high pass, whose corner frequency is about 100 Hz. Both the acoustic as well as the electrical high passes of the several hearing aid microphones are slightly different and can be adapted to each other in the following way.
  • the microphone input signal 2 with an acoustic high pass 1 of the first Filtered microphone 1 with the transfer function s / s-pol_ac1 becomes.
  • the subsequent compensation filter 3 ' has the transfer function s-pol_ac1 / s-pol_ac2.
  • This Transfer function becomes the second microphone path, which in FIG 2 is shown below, taken into account.
  • the second microphone path is the signal as in the prior art 7 of a reference microphone 5 corresponding to high-pass filtering subjected to the transfer function s / s-pol_ac2.
  • the denominator polynomial of the second acoustic high pass of the second microphone 5 is used to standardize the compensation filter 3 'used in the first microphone path. With this standardization the compensation filter 3 'does not have to be ideal Microphone can be normalized to the first microphone output signal 4 to get. In the second microphone path, this can result in a Compensation filters are dispensed with the second microphone output signal 8 to get.
  • the compensation filter 3 ' has a transfer function with a numerator polynomial s-pol_ac1 and a denominator polynomial s-pol_ac2. With simplified compensation, only the Numerator and not the denominator and the numerator adjusted.
  • the denominator of the compensation filter 3 ' is at a nominal frequency established. In the acoustic case, the nominal frequency is at 50 Hz and in the electrical case at 100 Hz. With this fixed nominal frequency is however only an approximation Compensation possible. This approximate compensation is as mentioned, sufficiently good, for example, for directivity of a directional microphone.
  • the functions p 1 and p 0 and the parameter q 0 result from the European patent application EP 0982971 A2 mentioned at the beginning.
  • the variable z represents the frequency variable of the microphone input signal.
  • the parameter Xp corresponds to a manipulated variable of the compensation filter. The denominator cannot be varied in this simplified approach.
  • an improved adaptation of the compensation filter results from the fact that the denominator in its transfer function can also be varied as follows by means of a parameter Xq: p 1 ( X p ) ⁇ z + p 0 ( X p ) z + q 0 ( X p )
  • FIG 3 An implementation to adapt the high pass of a microphone according to the first embodiment, in which the denominator of the Transfer function of the compensation filter is fixed shown in FIG 3 as a block diagram.
  • the input unit forms the compensation filter 3 ', which is already related was explained with FIG 2.
  • Input signal is also here the signal 2 of a first microphone, with this representation in contrast to FIG 2 on the reproduction of an acoustic High pass, which represents the microphone, is dispensed with has been.
  • a subsequent bandpass filter 12 there is a frequency range between 40 and 60 Hz from the output signal of the multiplication unit 10 cut out and a level meter 13 fed. There is the level of the frequency range to be analyzed determined from the signal of the first microphone 2.
  • a band pass 14 also cuts the frequency range between 40 and 60 Hz from the output signal of the microphone and delivers the filtered signal also to a level meter 15.
  • a subtraction unit those from the level meters 13 and 15 measured levels subtracted from each other and the resulting level difference for an update unit for updating the Xp variable.
  • An update of the Xp value should, however, only take place if the microphone signals have a correspondingly high level.
  • the microphone levels become an input level query block 18 fed, which generates an enable Xp signal when both signal levels exceed a certain threshold. Thereby can be prevented in cases where no acoustic input signals but only microphone noise there is a microphone adaptation.
  • the enable Xp signal is therefore looped through to the Xp update block.
  • the value Xp possibly updated in block 17 is now to complete the control loop on the compensation filter 3 'delivered.
  • the determination of the Xp value and thus the adaptation of the microphones to one another in the Xp update block 17 can be achieved by a (N) LMS (Normalized Leased Meansquare), whereby an "acoustical delay" block is necessary is.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of an improved version of a matching circuit.
  • the essential structure corresponds to that of FIG. 3, the function blocks corresponding to one another performing essentially the same functions.
  • the output signal of the input level interrogation block 18, with which it is determined whether the two microphone signals have a sufficiently high level is forwarded to a switch 19.
  • This switch 19 alternately generates an enable-X q signal and an enable-X p signal if it receives an enable-X p -X q signal from block 18.
  • an Xq update block 20 for changing or updating the X q value is consequently also provided here. If the switch 19 now emits an enable-X q signal, the X q value is changed in accordance with the level difference from the subtractor 16. Otherwise, if the switch 19 emits an enable X p signal, the X p value in the X p update block 17 is changed in accordance with the level difference. If the level difference is less than 0, the X p or X q value is changed in one direction, and if the level difference is greater than 0 in the corresponding other direction.
  • the compensation filter 3 receives the changed or updated X p and X q values as manipulated variables.
  • the different high-pass corner frequencies of the microphones in a narrow frequency range around the corner frequencies mean different averaged output levels of the two microphone signals. This means that the level difference depends directly on the difference in the corner frequencies. To adapt the cutoff frequencies, the difference between the levels is simply formed (power difference).
  • the total distance of a directional microphone from the microphone input up to the exit is often with other at low frequencies First-order high passes described.
  • the microphone still has an electrical one First-order high-pass filter with a corner frequency of approx. 180 Hz.
  • Another high pass results from a coupling capacitor and input resistance of an IC input stage.

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Abstract

Die in Hörgeräten verwendeten Mikrofone besitzen in der Regel unterschiedliche Kennlinien, die aneinander anzupassen sind. Hierzu werden in einem vorgegebenen Frequenzbereich die Amplitude eines Ausgangssignals eines ersten Mikrofons (1) und die Amplitude eines Ausgangssignals eines zweiten Mikrofons (5) gemessen. Anschließend wird das Ausgangssignal des ersten Mikrofons in Abhängigkeit von den beiden gemessenen Amplituden gefiltert (3'), so dass die Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen reduziert wird. Hierdurch dient eines der beiden Mikrofone (5) als Referenz und es kann auf eine absolute Normierung verzichtet werden. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wechselseitigen Adaption mehrerer Mikrofone eines Hörgeräts. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Adaption der Mikrofone.
Hörgeschädigte leiden häufig unter einer verminderten Kommunikationsfähigkeit in Störlärm. Zur Verbesserung des Signal/Störgeräusch-Verhältnisses werden seit einiger Zeit Richtmikrofonanordnungen eingesetzt, deren Nutzen für den Hörgeschädigten unumstritten ist. Dabei werden häufig entweder Systeme erster Ordnung, d. h. mit zwei Mikrofonen, oder höherer Ordnung eingesetzt. Die Ausgrenzung von rückwärtig empfangenen Störsignalen sowie die Fokussierung auf frontal einfallende Schalle ermöglichen eine bessere Verständigung in Alltagssituationen.
Richtmikrofone sind jedoch sensibel gegenüber Verstimmungen der Übertragungsfunktionen der Mikrofone nach Betrag und Phase. Die Empfindlichkeit gegenüber Verstimmungen steigt mit der Ordnung des Richtmikrofonsystems und mit fallender Frequenz. Bei niedrigen Frequenzen sind derartige Richtmikrofonsysteme am empfindlichsten.
In dem Dokument EP 0982971 A2 ist in diesem Zusammenhang dargelegt, dass ein Mikrofon bei tiefen Frequenzen durch einen Hochpass erster Ordnung bestimmt werden kann. Dementsprechend lässt sich gemäß FIG 1 ein erstes Mikrofon 1 durch einen Hochpass mit der Übertragungsfunktion s/s-pol_ac1 charakterisieren. Das Mikrofon 1 nimmt ein erstes Eingangssignal 2 auf. Dieses mit dem Hochpassfilter des Mikrofons 1 gefilterte Eingangssignal 2 wird mit Hilfe eines ersten Kompensationsfilters 3 in ein erstes Mikrofonausgangssignal 4 gewandelt. Das Kompensationsfilter 3 besitzt die Übertragungsfunktion s-pol_ac1/s-pol_ideal. Sowohl Zähler als auch Nenner können als Polynom dargestellt werden. Das Zählerpolynom des Kompensationsfilters 3 wird so gewählt, dass es dem Nennerpolynom des akustischen Hochpasses des Mikrofons 1 entspricht. Das Nennerpolynom des Kompensationsfilters 3 entspricht dem Nennerpolynom des Hochpasses eines idealen Mikrofons. Durch Multiplikation der beiden Übertragungsfunktionen des Hochpasses, der das reale Mikrofon 1 charakterisiert, und des Kompensationsfilters 3 ergibt sich eine Normierung hinsichtlich des idealen Mikrofons und die spezifische Übertragungsfunktion des ersten Mikrofons ist kompensiert.
Bei der Betrachtung von Hörgerätemikrofonen hat sich gezeigt, dass in einem vereinfachten Ansatz insbesondere der am unteren Rand des nutzbaren Frequenzbandes vorhandene akustische Hochpass hinsichtlich Verstimmungen untersucht werden muss. Verschmutzungen, Alterung oder veränderte Umwelteinflüsse wirken besonders stark auf diesen Hochpass und verändern somit Amplituden- und Frequenzgang des Mikrofons im besonders kritischen, mittleren und unteren Frequenzbereich. Ein Möglichkeit, derart hervorgerufene Verstimmungen zu reduzieren, besteht darin, in allen Mikrofonpfaden dieselbe Hochpasseckfrequenz zu erzwingen.
In gleicher Weise wird der spezifische Hochpass mit der Übertragungsfunktion s/s-pol_ac2 des zweiten Mikrofons 5 durch ein zweites Kompensationsfilter 6 mit der Übertragungsfunktion s-pol_ac2/s-pol_ideal kompensiert, so dass aus dem zweiten Mikrofoneingangssignal 7 ein entsprechendes zweites Mikrofonausgangssignal 8 entsteht. Auch hier wird das Nennerpolynom des Hochpasses 5 durch das Zählerpolynom des zweiten Kompensationsfilters 6 eliminiert. Mit diesen beiden Kompensationsfiltern 3 und 6 können die Schwankungen der Hochpassgrenzfrequenz von Mikrofon zu Mikrofon, die insbesondere bei tiefen Frequenzen zu Phasen- und Amplitudenfehlern führen würden, ausgeglichen werden, indem in allen Mikrofonpfaden dieselben Eckfrequenzen eingestellt werden.
In dem weiteren Dokument US 6,272,229 B1 wird ein Verfahren zum relativen, adaptiven Phasenabgleich von zwei Mikrofonen grob skizziert. Dabei wird ein allgemeines Blockschaltbild für ein adaptives System angegeben. Das System beinhaltet einen Block "acoustical delay compensation", der in einer Art Vorverarbeitung die lineare Phasendifferenz der Mikrofone, die durch die Signallaufzeit zwischen den Mikrofonen bedingt ist, ausgleicht. Eine Adaptionsvorschrift ist jedoch nicht angegeben.
Weitere interne Realisierungen greifen vor allem den Eingangsempfindlichkeitsunterschied der Mikrofone auf. Über eine zeitlich gemittelte Betrachtung der Eingangspegel an den Mikrofonen kann Rückschluss über die Eingangsempfindlichkeit der Mikrofone gezogen werden. Unter der Annahme, dass die einfallenden Schaltsignale zwar zeitverzögert, aber mit nahezu dem gleichen Pegel von allen Mikrofonen empfangen werden, kann über einen Abgleich der gemittelten Eingangspegel an den Mikrofonen die Amplitude der Eingangsempfindlichkeiten abgeglichen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kompensation von Mikrofonunterschieden bei Hörgeräten zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur wechselseitigen Adaption mehrerer Mikrofone eines Hörgeräts, durch Messen einer ersten Amplitude eines ersten Ausgangssignals von einem ersten der mehreren Mikrofone in einem vorgegebenen Frequenzbereich, Messen einer zweiten Amplitude eines zweiten Ausgangssignals von einem zweiten der mehreren Mikrofone in dem vorgegebenen Frequenzbereich und Filtern des ersten Ausgangssignals in Abhängigkeit von der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude, so dass die Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen reduziert wird.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Vorrichtung zur wechselseitigen Adaption mehrerer Mikrofone eines Hörgeräts, mit einer ersten Messeinrichtung zum Messen einer ersten Amplitude eines ersten Ausgangssignals von einem ersten der mehreren Mikrofone in einem vorgegebenen Frequenzbereich, einer zweiten Messeinrichtung zum Messen einer zweiten Amplitude eines zweiten Ausgangssignals von einem zweiten der mehreren Mikrofone in dem vorgegebenen Frequenzbereich und einer Filtereinrichtung, die an die erste und zweite Messeinrichtung angeschlossen ist, zum Filtern des ersten Ausgangssignals in Abhängigkeit von der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude, so dass die Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen reduzierbar ist.
Gegenüber dem Stand der Technik nach FIG 1 kann durch die Erfindung auf ein Kompensationsfilter in einem Mikrofonpfad, dem Referenzpfad, verzichtet werden. Jeweils ein Kompensationsfilter ist damit in jedem Pfad, außer dem Referenzpfad, enthalten. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei drei Mikrofonen in zwei Mikrofonpfaden ein Kompensationsfilter vorzusehen ist, während der dritte Mikrofonpfad als Referenzpfad verwendet wird.
Vorzugsweise entspricht der vorgegebene Frequenzbereich für das Messen der Amplituden der beiden Ausgangssignale der Mikrofone einem Frequenzband unterhalb von 150 Hz. Insbesondere liegt das Frequenzband zwischen 40 und 60 Hz oder 80 bis 120 Hz. Dies ist der Bereich, in dem sich Unterschiede in der Eckfrequenz der Hochpassfilter der Mikrofone besonders stark bemerkbar machen.
Die Filterung kann durch eine Regelschleife angepasst werden, so dass die erste und zweite Amplitude einander entsprechen. Dadurch ist es möglich, der zeitlichen Änderung der Übertragungsfunktion der Mikrofone beispielsweise durch Verschmutzungen oder Alterung wirksam zu begegnen.
Die Kompensationsfilterung kann in zwei Teilfilterungen aufgeteilt werden. Eine erste Teilfilterung wird dabei durch ein Nennerpolynom, das die Hochpasseckfrequenz des Referenzpfads modelliert, realisiert. Ein zweites Teilfilter wird durch ein Zählerpolynom, das so adaptiert wird, dass die gemittelte Pegeldifferenz zwischen den Mikrofonpfaden minimal wird, realisiert. Die Adaption findet durch Betragsbildung der Signale statt, wodurch eine Phasenabhängigkeit entfällt. Damit kann auf eine Einheit wie den oben genannten "acoustical delay compensation"-Block verzichtet werden.
Vorzugsweise sind die Koeffizienten des Zählerpolynoms nur von einem einzigen Parameter abhängig. Dies führt zu einem geringen Aufwand bei der Adaption. Ist lediglich das Zählerpolynom adaptierbar, so führt dies prinzipiell nicht zu identisch gleichen Mikrofonsignalen, da ein Fehler zwischen der Charakteristik des Referenzmikrofons und der im Nennerpolynom beschriebenen Filterwirkung bestehen kann. Die Wirkung dieser guten Näherungslösung ist aber ausreichend, um die Richtwirkung mit minimalem Aufwand deutlich zu verbessern.
Eine optimale Adaption der zwei oder mehr Mikrofone aneinander ist möglich, wenn auch das Nennerpolynom variierbar ist. Diese zusätzliche Adaptionsmöglichkeit gewährleistet auch eine raschere Adaption durch den Regelkreis.
Vorteilhafterweise können durch das Filtern Betrag und/oder Phase des ersten Ausgangssignals modifiziert werden. Damit lässt sich die Einstellung des Richtmikrofons verbessern.
Der Vorteil einer Adaption mit dem Mikrofonmodell gegenüber einer Adaption mit einem Filter, das beliebige Phasenfunktionen nachbilden kann, liegt zum einen in der Einfachheit der Realisierung. Zum anderen ist es grundsätzlich vorteilhaft, von einer vereinfachten Modellvorstellung auszugehen und die Kompensation speziell auf das Modell auszurichten.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1
ein Blockschaltbild zur Kompensation von Verschiebungen von Hochpasseckfrequenzen gemäß dem Stand der Technik;
FIG 2
ein Blockschaltbild zur Kompensation von Verschiebungen von Hochpasseckfrequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG 3
ein Schaltungsdiagramm einer Kompensationsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
FIG 4
ein Schaltungsdiagramm einer Kompensationsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ziel ist es, die zwei oder mehr Mikrofone in ihrem elektrischen und akustischen Verhalten aneinander anzupassen. Jedes Mikrofon kann im tieffrequenten Bereich durch einen charakteristischen akustischen Hochpass, dessen Eckfrequenz etwa bei 50 Hz liegt und einen elektrischen Hochpass, dessen Eckfrequenz etwa 100 Hz liegt, beschrieben werden. Sowohl die akustischen als auch die elektrischen Hochpässe der mehreren Hörgerätemikrofone sind geringfügig voneinander verschieden und können auf die folgende Art aneinander adaptiert werden.
Gemäß dem Blockschaltbild von FIG 2 besteht eine erfindungsgemäße Kompensation der Mikrofonunterschiede darin, dass zunächst wie beim Stand der Technik gemäß FIG 1 das Mikrofoneingangssignal 2 mit einem akustischen Hochpass 1 des ersten Mikrofons 1 mit der Übertragungsfunktion s/s-pol_ac1 gefiltert wird. Das anschließende Kompensationsfilter 3' besitzt die Übertragungsfunktion s-pol_ac1/s-pol_ac2. Mit dieser Übertragungsfunktion wird dem zweiten Mikrofonpfad, der in FIG 2 unten dargestellt ist, Rechnung getragen. In diesem zweiten Mikrofonpfad wird wie beim Stand der Technik das Signal 7 eines Referenzmikrofons 5 einer Hochpassfilterung entsprechend der Übertragungsfunktion s/s-pol_ac2 unterzogen. Das Nennerpolynom des zweiten akustischen Hochpasses des zweiten Mikrofons 5 wird zur Normierung des Kompensationsfilters 3' im ersten Mikrofonpfad verwendet. Mit dieser Normierung muss das Kompensationsfilter 3' nicht auf ein ideales Mikrofon normiert werden, um das erste Mikrofonausgangssignal 4 zu erhalten. Im zweiten Mikrofonpfad kann dadurch auf ein Kompensationsfilter verzichtet werden, um das zweite Mikrofonausgangssignal 8 zu erhalten.
Das Kompensationsfilter 3' besitzt eine Übertragungsfunktion mit einem Zählerpolynom s-pol_ac1 und einem Nennerpolynom s-pol_ac2. Bei einer vereinfachten Kompensation wird nur der Zähler und nicht der Nenner und der Zähler angepasst. Der Nenner des Kompensationsfilters 3' wird bei einer Nominalfrequenz festgelegt. Im akustischen Fall liegt die Nominalfrequenz bei 50 Hz und im elektrischen Fall bei 100 Hz. Mit dieser festen Nominalfrequenz ist jedoch nur eine näherungsweise Kompensation möglich. Diese näherungsweise Kompensation ist, wie erwähnt, hinreichend gut, um beispielsweise die Richtwirkung eines Richtmikrofons zu verbessern.
Die Transformation eines derartigen Kompensationsfilters vom Analog- in den Digitalbereich führt zu einem einfachen IIR-Filter erster Ordnung, der sich wie folgt darstellen lässt: P1 (Xp )·z+p0 (Xp ) z+qo
Die Funktionen p1 und p0 sowie der Parameter q0 ergeben sich aus der eingangs erwähnten europäischen Patentanmeldung EP 0982971 A2. Die Variable z stellt die Frequenzvariable des Mikrofoneingangssignals dar. Der Parameter Xp entspricht einer Stellgröße des Kompensationsfilters. Der Nenner ist in diesem vereinfachten Ansatz nicht variierbar.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ergibt sich eine verbesserte Adaption des Kompensationsfilters dadurch, dass auch der Nenner in seiner Übertragungsfunktion durch einen Parameter Xq wie folgt variierbar ist: p1 (Xp )·z+p0 (Xp ) z+q0 (Xp )
Eine Implementierung zur Adaption des Hochpasses eines Mikrofons gemäß der ersten Ausführungsform, bei der der Nenner der Übertragungsfunktion des Kompensationsfilters fest ist, ist in FIG 3 als Blockschaltbild dargestellt. Die Eingangseinheit bildet das Kompensationsfilter 3', das bereits in Zusammenhang mit FIG 2 erläutert wurde. Eingangssignal ist auch hier das Signal 2 eines ersten Mikrofons, wobei bei dieser Darstellung im Gegensatz zu FIG 2 auf die Wiedergabe eines akustischen Hochpasses, der das Mikrofon darstellt, verzichtet wurde. Ausgangssignal des Kompensationsfilters 3', der das niederfrequente Mikrofon-Matching im vorliegenden Fall des akustischen Hochpasses bei 50 Hz durchführt, ist wiederum das Signal 4. Dieses wird einer Multiplikationseinheit 10 zugeführt, in der das Signal mit einem entsprechenden Kompensationsfaktor 11 breitbandig bezüglich der Amplitude korrigiert werden kann.
In einem anschließenden Bandpassfilter 12 wird ein Frequenzbereich zwischen 40 und 60 Hz aus dem Ausgangssignal der Multiplikationseinheit 10 ausgeschnitten und einem Pegelmesser 13 zugeführt. Dort wird der Pegel des zu analysierenden Frequenzbereichs aus dem Signal des ersten Mikrofons 2 ermittelt.
Parallel hierzu wird das aus einem zweiten Mikrofoneingangssignal 8 resultierende Ausgangssignal eines gleichermaßen nicht dargestellten zweiten beziehungsweise Referenzmikrofons ebenfalls einer Bandpassfilterung unterzogen. Ein Bandpass 14 schneidet hierzu ebenfalls den Frequenzbereich zwischen 40 und 60 Hz aus dem Ausgangssignal des Mikrofons aus und liefert das gefilterte Signal ebenfalls an einen Pegelmesser 15.
In einer Subtraktionseinheit werden die von den Pegelmessern 13 und 15 gemessenen Pegel voneinander subtrahiert und die resultierende Pegeldifferenz für eine Update-Einheit zur Aktualisierung der Xp-Variable zur Verfügung gestellt. Eine Aktualisierung des Xp-Werts soll allerdings nur erfolgen, wenn die Mikrofonsignale einen entsprechend hohen Pegel aufweisen. Hierzu werden die Mikrofonpegel einem Eingangspegelabfrageblock 18 zugeführt, der ein enable-Xp-Signal generiert, wenn beide Signalpegel eine gewisse Schwelle überschreiten. Dadurch kann verhindert werden, dass in Fällen, in denen keine akustischen Eingangssignale aber lediglich Mikrofonrauschen vorliegt, eine Mikrofonadaption erfolgt. Das enable-Xp-Signal wird daher an den Xp-Update-Block weitergeschleift.
Der in Block 17 gegebenenfalls aktualisierte Wert Xp wird nun zur Vervollständigung der Regelschleife an das Kompensationsfilter 3' geliefert. Die Ermittlung des Xp-Werts und damit die Adaption der Mikrofone aneinander in dem Xp-Update-Block 17 kann durch einen (N)LMS-Algorithmus (Normalised Leased Meansquare) erfolgen, wobei ein "acoustical delay"-Block notwendig ist.
In FIG 4 ist ein Schaltbild einer verbesserten Version eines Anpassschaltkreises dargestellt. Der wesentliche Aufbau entspricht dem von FIG 3, wobei die einander entsprechenden Funktionsblöcke im Wesentlichen die gleichen Funktionen ausführen. Lediglich das Kompensationsfilter, das ebenfalls mit dem Bezugszeichen 3' bezeichnet ist, verfügt über einen weiteren Signaleingang, mit dem auch das Nennerpolynom über die Variable Xq verändert werden kann.
Um sowohl eine Änderung des Zähler- als auch des Nennerpolynoms durchführen zu können, wird das Ausgangssignal des Eingangspegelabfrage-Blocks 18, mit dem festgestellt wird, ob die beiden Mikrofonsignale einen ausreichend hohen Pegel besitzen, an einen Schalter 19 weitergeleitet. Dieser Schalter 19 erzeugt zeitlich abwechselnd ein enable-Xq-Signal und ein enable-Xp-Signal, falls er ein enable-Xp-Xq-Signal von Block 18 erhält.
Neben dem Xp-Update-Block 17 ist hier folglich auch ein Xq-Update-Block 20 zur Änderung beziehungsweise Aktualisierung des Xq-Werts vorgesehen. Falls nun der Schalter 19 ein enable-Xq-Signal abgibt, wird der Xq-Wert entsprechend der Pegeldifferenz aus dem Subtrahierer 16 geändert. Wenn andernfalls der Schalter 19 ein enable-Xp-Signal abgibt, wird der Xp-Wert in dem Xp-Update-Block 17 entsprechend der Pegeldifferenz geändert. Wenn die Pegeldifferenz kleiner 0 ist wird der Xp- oder Xq-Wert in einer Richtung, und wenn die Pegeldifferenz größer 0 ist, in der entsprechend anderen Richtung geändert.
Das Kompensationsfilter 3' erhält die geänderten beziehungsweise aktualisierten Xp- und Xq-Werte als Stellgrößen. Wie auch bei der vorhergehenden Ausführungsform gemäß FIG 3 bedeuten die unterschiedlichen Hochpasseckfrequenzen der Mikrofone in einem schmalen Frequenzbereich um die Eckfrequenzen unterschiedliche gemittelte Ausgangspegel der beiden Mikrofonsignale. Dies bedeutet, dass die Pegeldifferenz direkt vom Unterschied der Eckfrequenzen abhängt. Zur Adaption der Eckfrequenzen wird daher einfach die Differenz der Pegel gebildet (Leistungsdifferenz).
Die Gesamtstrecke eines Richtmikrofons vom Mikrofoneingang bis zum Ausgang wird bei tiefen Frequenzen vielfach mit weiteren Hochpässen erster Ordnung beschrieben. Neben dem akustischen Hochpass verfügt das Mikrofon noch über einen elektrischen Hochpass erster Ordnung mit einer Eckfrequenz von ca. 180 Hz. Ein weiterer Hochpass ergibt sich durch einen Koppelkondensator und Eingangswiderstand einer IC-Eingangsstufe.
Die oben beschriebenen adaptiven Verfahren können prinzipiell bei allen Hochpässen angewandt werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zur wechselseitigen Adaption mehrerer Mikrofone (1, 5) eines Hörgeräts,
    gekennzeichnet durch
    Messen (13) einer ersten Amplitude eines ersten Ausgangssignals von einem ersten der mehreren Mikrofone (1) in einem vorgegebenen Frequenzbereich (12),
    Messen (15) einer zweiten Amplitude eines zweiten Ausgangssignals von einem zweiten der mehreren Mikrofone (5) in dem vorgegebenen Frequenzbereich (14) und
    Filtern (3') des ersten Ausgangssignals in Abhängigkeit von der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude, so dass die Differenz (16) zwischen den beiden Ausgangssignalen reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Frequenzbereich (12, 14) einem oder mehreren Frequenzbändern unterhalb von 150 Hz entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Frequenzband/die Frequenzbänder zwischen 40 und 60 Hz und/oder 80 bis 120 Hz liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Parameter zum Filtern (3') in einer Regelschleife derart angepasst werden, so dass die erste und zweite Amplitude einander entsprechen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Filtern (3') durch Multiplizieren mit einem Nenner- und Zählerpolynom erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ausschließlich das Zählerpolynom durch eine Regelung variiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Zähler- und Nennerpolynom durch Regelung variiert werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei durch das Filtern Betrag und/oder Phase des ersten Ausgangssignals modifiziert wird.
  9. Vorrichtung zur wechselseitigen Adaption mehrerer Mikrofone (1, 5) eines Hörgeräts,
    gekennzeichnet durch
    eine erste Messeinrichtung (13) zum Messen einer ersten Amplitude eines ersten Ausgangssignals von einem ersten der mehreren Mikrofone (1) in einem vorgegebenen Frequenzbereich (12),
    eine zweite Messeinrichtung (15) zum Messen einer zweiten Amplitude eines zweiten Ausgangssignals von einem zweiten der mehreren Mikrofone (5) in dem vorgegebenen Frequenzbereich (14) und
    eine Filtereinrichtung (3'), die an die erste und zweite Messeinrichtung (13, 15) angeschlossen ist, zum Filtern des ersten Ausgangssignals in Abhängigkeit von der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude, so dass die Differenz (16) zwischen den beiden Ausgangssignalen reduzierbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der vorgegebene Frequenzbereich (12, 14) einem oder mehreren Frequenzbändern unterhalb von 150 Hz entspricht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Frequenzband/die Frequenzbänder zwischen 40 und 60 Hz und/oder 80 bis 120 Hz liegt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Filtereinrichtung (3') in einer Regelschleife derart anpassbar ist, dass erste und zweite Amplitude einander entsprechen.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Filtereinrichtung (3') durch ein Nenner- und Zählerpolynom modellierbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ausschließlich das Zählerpolynom variierbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Zähler- und Nennerpolynom variierbar sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei mit der Filtereinrichtung Betrag und/oder Phase des ersten Ausgangssignals modifizierbar ist.
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