EP1473967B1 - Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP1473967B1
EP1473967B1 EP04005338A EP04005338A EP1473967B1 EP 1473967 B1 EP1473967 B1 EP 1473967B1 EP 04005338 A EP04005338 A EP 04005338A EP 04005338 A EP04005338 A EP 04005338A EP 1473967 B1 EP1473967 B1 EP 1473967B1
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EP
European Patent Office
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directional microphone
signal
rms1
rms2
directional
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04005338A
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French (fr)
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EP1473967A2 (de
EP1473967A3 (de
Inventor
Eghart Fischer
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audioligische Technik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1473967A3 publication Critical patent/EP1473967A3/de
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    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
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    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/03—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing
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    • 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 invention relates to a method for suppressing at least one acoustic interference signal with a directional microphone system having at least two microphones, and a device for carrying out the method.
  • the matching of microphones of a directional microphone system is of crucial importance for the suppression of interference signals.
  • the microphones of a directional microphone system in the free field are statically matched to each other. This adjustment is usually made by means of a measuring device, which makes it possible to perform amplitude and phase alignment of the individual mostly omnidirectional microphones.
  • the static adjustment makes it possible to eliminate a diffuse Störschallfeld from the directional microphone signal.
  • a balance performed in the open field during operation of a directional microphone system, which is used for example in a hearing aid is partially nullified by the influence of the head on the sound propagation.
  • adaptive amplitude and phase balance algorithms are proposed and used which continuously perform the adjustment during the worn state of the hearing aid, thus taking into account the influence of the head on the reception of acoustic signals.
  • the parameters of these algorithms are essentially two factors, an amplitude factor and a phase offset between the two microphone signals. Such factors are also used frequency band specific.
  • the algorithms reach in the Medium, ie for diffuse noise, the best possible balance.
  • a method for adjusting a hearing aid and a hearing aid is known.
  • a hearing aid with several microphones which are interconnected to produce a directional characteristic, sonicated during wear in a suitable measuring space and recorded the directional characteristic.
  • Resulting filter parameters can be supplied to the parametrizable filters connected downstream of the microphones and thus the desired ideal directional characteristic can be approximated taking into account the individual circumstances when wearing the hearing aid.
  • the method makes it possible to generate filter parameters for amplitude and / or phase response adaptation of the signals picked up by the microphones in order to optimize the directional characteristic of the microphones.
  • the object of the invention is to provide a method and a device with which the influence of an acoustic interference signal on the reception of a directional microphone system can be suppressed depending on the direction.
  • the first object is achieved according to the invention by a method for suppressing at least one interfering signal with a directional microphone system having at least two microphones, wherein firstly a plurality of directional microphone signals is generated by weighted combining signals of the at least two microphones, the weighting each having a direction-dependent sensitivity Secondary directional microphone system determines, secondly, the directional microphone signals are normalized to the same sensitivity of the directional microphone system in a directional range, and thirdly, the directional microphone signal is selected with the lowest Störsignalanteil as Trustrichtmikrofonsignal.
  • a delay can be achieved using a phase factor and an amplitude change can be achieved by an amplitude factor.
  • a plurality of directional microphone signals are generated, which are influenced to different degrees by the interference signal due to their different direction-dependent sensitivities.
  • the directional microphone signal will contain a large interfering signal component.
  • the interference signal is in a direction in which the sensitivity of the directional microphone signal determined by the weighting is small, then the interference signal component in the directional microphone signal will be small.
  • the prerequisite for a possible comparison of the directional microphone signals is the same sensitivity of all directional microphone signals in a directional range.
  • this directivity range is preferably the pre-alignment, which is usually designated 0 °.
  • the pre-alignment which is usually designated 0 °.
  • the generated directional microphone signals are normalized to an equal sensitivity in this directional range.
  • the directional microphone signal with the lowest interference signal component is selected as the output directional microphone signal of the directional microphone system.
  • the contribution of the interference signal to the directional microphone signal due to the normalized sensitivity in the directional range is characterized, for example, by the signal energy.
  • a low signal energy means that the sensitivity of the directional microphone signal to the interference signal is low, so that there is also a low interference signal component in the directional microphone signal.
  • the noise component for example, by a signal level, a voltage generated by the signal, by the amount of the signal or by a signal to noise ratio of the directional microphone signals.
  • a further advantage of the method lies in the direction-dependent suppression of an interference signal, since the method makes it possible to filter out interference signals, which are received from the direction with a minimum sensitivity, from the directional microphone signal in a targeted manner.
  • the ability to determine the sensitivity of the directional microphone system via weighted combining of the microphone signals of the directional microphone system is fundamental to the method.
  • the weighting is determined such that it minimizes the sensitivity of the directional microphone system for a noise source lying in one direction with respect to the directional microphone system.
  • the weighting is determined in such a way that it takes into account an effect of the acoustic environment that occurs due to the use of the directional microphone system.
  • the weighting is determined in the worn state, ie the directional microphone system is in the determination weighting on a head or on a head imitation in a constellation suitable for use.
  • a weighting for example, a signal source which is located in a direction to the directional microphone system is best removed by varying the weighting of the microphone signals from the directional microphone signal.
  • the weightings determined in this way have the advantage that they are produced under controlled conditions and in a fine grid optimized for an incident direction of the signal source.
  • the weighting has an amplitude and / or a phase factor, in particular for correcting the amplitude or phase of one of the microphone signals.
  • the weighting for example in the form of the amplitude and / or phase factor, can be stored, wherein the storage takes place, for example, as a frequency-dependent and direction-dependent characteristic map.
  • the various weights can be selectively read from the memory.
  • the different directional microphone signals are generated substantially simultaneously.
  • the weighting in generating the plurality of directional microphone signals changes value to sequentially generate directional microphone signals having different directional sensitivities. This has the advantage that the simultaneous calculation of many directional microphone signals is eliminated.
  • the frequency range of the microphone signals is divided into frequency bands, in each of which the method according to the invention is carried out. This results for each Frequency Band Frequency band specific output directional microphone signals, which together form an output directional microphone signal of the directional microphone system for the entire frequency range.
  • the second object is achieved by a device for carrying out such a method with a directional microphone system having at least two microphones.
  • the two microphones are each connected to a frequency-selective filter bank, abut at the outputs frequency band signal components of the microphone signals, wherein the outputs of the filter banks are connected in each case the same frequency bands in pairs with one unit, which combines the frequency band signal components with a weighting wherein the weighting is effected by means of an amplitude unit which varies the amplitude of the corresponding frequency band signal component and / or a phase unit which rotates the phase of the corresponding frequency band signal component, the amplitude unit and the phase unit acting either together on one or individually on one of the frequency band signal components, wherein a plurality of combination units Comparing unit are connected, which normalizes the directional microphone signals to a very similar sensitivity in a directional range and the no smeared directional microphone signals with respect to their noise signal component and wherein the directional microphone signal is present at the output of the comparison unit with the lowest Störsignalanteil as Ausgangrichtmikrofonsignal.
  • FIG. 1 shows a typical example of the use of a directional microphone system RM1, RM2 in the suppression of acoustic noise.
  • a directional microphone system RM1, RM2 in the suppression of acoustic noise.
  • a hearing aid which is used by the person 1 as a hearing aid.
  • Person 1 is talking to a person S2 who is in the directional range of the directional microphone system RM1, RM2.
  • the straightening range is in the forward direction, ie in the direction of the 0 ° axis.
  • the deviation of the position of the person S2 from the 0 ° axis by the angle ⁇ 2 is, for example, within a cone-shaped straightening region of the directional microphone system RM1.
  • the persons S3, S4 talk to each other, i. they represent interference signal sources which are at an angle of ⁇ 3 or ⁇ 4 to the 0 ° axis and whose acoustic signals AS3, AS4 are not to be received by the directional microphone system RM1.
  • the directional microphone system RM1 consists of two microphones M1, M2;
  • the directional microphone system RM2 consists of three microphones M3, M4, M5.
  • the hearing aid devices containing the directional microphone systems RM1, RM2 may be hearing aids worn behind the ear or in the ear.
  • further directional microphone systems can be generated by interconnecting the microphones M1, M2 of the one side with one or more microphones M3, M4, M5 of the other side.
  • the signals from at least two microphones M1,... M5 are optionally delayed and combined with one another in a weighted manner.
  • the directional microphone system has a different direction-dependent sensitivity.
  • Such a sensitivity distribution is referred to as a directional characteristic of the directional microphone system. It can e.g. be measured as follows.
  • the directional microphone system is subjected to an acoustic signal of constant amplitude, whereby the source of the acoustic signal can be moved around the directional microphone system.
  • the received signal energy becomes, i. for different positions of the signal source, the signal energy is recorded. It varies with the same weighting due to the directional sensitivity of the directional microphone system.
  • a similar approach can be used to determine a weighting for a given sensitivity to a unidirectional signal source. It does not vary the direction in which the signal source is, but you vary instead the weighting.
  • the sensitivity of the directional microphone system is set, for example, such that the signal that falls from a constant direction to the directional microphone system, for example, received minimal or even eliminated altogether. If this is repeated for several directions, ie if the position of the signal source is rotated once around the directional microphone system in, for example, 5 ° angle steps, a set of weightings is generated which each minimize a signal striking from the corresponding direction.
  • Free-field directional characteristics exhibited by two microphones are symmetrical about an axis given by the connecting line of the two microphones.
  • directional microphone systems are each used in a special acoustic environment, eg they are used on the head ( FIG. 1 ) or worn on the body.
  • the acoustic environment influences the sound propagation and accordingly the directional characteristics. Therefore, it is advantageous to perform the weighted combination for generating the directional characteristics used in the method in the respective acoustic environment, so that the weightings take into account the effect of the acoustic environment on the acoustic signals.
  • the influence of the head on the propagation of sound waves to be received with a head-worn microphone is determined by the so-called head-related transfer function HRTF.
  • HRTFs can be determined, for example, according to the procedure described above. Out of them Weightings can be calculated which also lead to directional microphone signals with directional sensitivities.
  • FIG. 2 schematically the weighted combination of two microphone signals MS1, MS2 of the microphones M1, M2 shown.
  • the signals MS1, MS2 differ in their amplitude and phase.
  • the aim of balancing the two microphones is, on the one hand, the equalization of the amplitudes of the signals MS1, MS2 and, on the other hand, the setting of a fixed phase relationship.
  • the former is achieved, for example, by amplification with a fixed amplitude factor K A in an amplifier unit A.
  • the latter is achieved, for example, by means of a phase shifter PH, which determines the relative phase, which in FIG. 2 0 ° to the phase angle K PH rotates.
  • the amplitude and phase correction can act on a microphone signal. This is in FIG. 2 the case: Both correction factors act on the microphone signal MS1 and produce a corrected microphone signal MS1 '. This has the obvious advantage of a simple structure in which only one signal is processed. Alternatively, the corrections may each affect one of the microphone signals.
  • Such a signal adjustment is preferably carried out in a frequency band.
  • the frequency range of the microphone signals for example, using a filter bank is divided into several frequency bands.
  • the amplitude and phase factors K A , K PH in turn determine the direction-dependent sensitivity of the respective directional microphone system generated, for example, by minimizing the sensitivity in one direction in the corresponding frequency band.
  • An unambiguous assignment of a minimum to a direction is only possible in the case of an asymmetric sensitivity distribution, as arises, for example, due to the influence of the head.
  • For the free field however, only symmetrical sensitivity distributions are generated, which reflect the symmetry of the free field and the microphone assembly.
  • the frequency- and / or direction-dependent weightings are stored in the directional microphone system in the form of frequency- and / or direction-dependent characteristic curves or functions or as data pairs.
  • FIG. 3 Two measured directional characteristics are shown.
  • the sensitivity which is essentially proportional to the signal energy, is plotted radially over all angles from 0 to 360 ° in 5 ° increments.
  • a directional characteristic F is shown in the free field for an acoustic signal at 500 Hz.
  • a directional characteristic K in FIG. 3 drawn in, which takes into account the influence of an indicated head 1 ⁇ on the directional sensitivity of the directional microphone system. You can clearly see the clearly pronounced minimum at 240 °. The minimum on the side of the head 1 'is weaker compared to the free field.
  • a directional microphone system which has the directional characteristic K due to its weighting, will receive a noise signal from the range 240 ° significantly attenuated.
  • FIG. 4 schematically illustrates a possible structure of an apparatus for performing the method.
  • the microphones M1, M2 are each connected to a filter bank FB1 or FB2.
  • FB1 filter bank
  • FB2 At the outputs of the filter banks FB1, FB2 is in each case a frequency band .DELTA.F, .DELTA.F 'of the microphone signals MS1, MS2.
  • the microphone signal MS1 using an amplitude factor K A1 , K A2 , K A3 , K A4 and a phase factor K PH1 , K PH2 , K PH3 , K PH4 with the signal of the microphone M2 adjusted.
  • the generation of the directional microphone signals RMS1, RMS2 takes place by, for example, the formation of the difference between the corrected microphone signal MS1 and the microphone signal MS2 in the combination units K1, K2, K3, K4.
  • the corresponding directional characteristics K ' are shown schematically in the combination units K1, K2, K3, K4.
  • the direction is specified in which the minimum of the directional characteristic is, for example, for K ', the minimum is 120 °.
  • the weighted combination can be done almost simultaneously or sequentially for all weights.
  • all weights must be provided simultaneously by e.g. fixed in the directional microphone are implemented.
  • the directional microphone signals are generated one after the other.
  • the weights are e.g. read from a common memory bit by bit, e.g. the minimum of the directional characteristics is once rotated by 360 ° around the directional microphone system.
  • the outputs of the weighted combining units G1, G2, G3, G4 are connected to a comparison unit V.
  • the comparison unit V compares the directional microphone signals RMS1, RMS2 with respect to the noise signal component contained in them.
  • the directional microphone signals RMS1, RMS2 generated in each case with the weighting units G1, G2, G3, G4 are first standardized to the same sensitivity in a directional range. For example, the sensitivity in the 0 ° direction of all directional microphone signals RMS1, RMS2 set to 1.
  • the comparison of the interference signal component can be done for example on the basis of the signal level, the signal energy or the noise component in the signal.
  • the output direction microphone signal ARMS for the frequency band .DELTA.F which has the lowest noise signal component.
  • the procedure is analogous in all other frequency bands ⁇ F ⁇ . Its own amplitude and phase factors are used for the weighted combination.
  • the frequency band specific output directional microphone signals ARMS1, ARMS2 are supplied to another combination unit 11 in which they are combined into a single output directional microphone signal ARMS for the directional microphone system formed by the microphones M1, M2.
  • This output directional microphone signal is supplied to a signal processing unit 13 for further signal processing, which is, for example, a hearing aid device signal processing and in which a further algorithm for noise suppression or amplification of the signal is performed in accordance with the hearing impairment of the wearer.
  • This in FIG. 4 clarified method is based on the processing of microphone signals in the individual frequency bands .DELTA.F, .DELTA.F ⁇ .
  • the microphone signals MS1, MS2 may be analyzed using a Fast Fourier Transform (FFT), and the method may be applied to the FFT coefficients accordingly.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the comparison unit V can already influence during production, for example, on the step size in the relevant Take direction range and thus adaptively intervene in the weightings of the majority of directional microphone signals RMS1, RMS2.
  • FIG. 5 summarizes example values for the amplitude and phase factors for a frequency band. Plotted in one direction, the amplitude factor A and in the other direction, the phase delay ⁇ of the two microphone signals.
  • the amplitude factor A for 0 ° or 360 °, for example, about 0.5 dB.
  • the associated phase ⁇ is approx. -1,2.
  • Each asterisk corresponds to a pair of amplitude and phase factors A, ⁇ given in 5 ° increments. You can clearly see the asymmetrical course of the factor distribution due to the consideration of the head on the sound propagation.
  • the amplitude and phase factors A, ⁇ used, which are required for noise suppression of noise in the range of 90 ° to 270 °.
  • FIG. 6 the representation of an amplitude factor A 'as a characteristic K A' is given, which approximates the directional dependence of an amplitude factor A '.
  • a structured measurement curve M of the amplitude factor A ' was taken, for example, according to the above-described procedure for adjusting the directional sensitivity and describes the amplitude factors that produce a minimum sensitivity in the directions ⁇ from 0 ° to 360 °.
  • the characteristic K A ' essentially reproduces the measurement curve and is stored in the directional microphone system. Alternatively, the characteristic K A 'could be calculated from the HRTFs.
  • a particularly advantageous procedure for noise suppression using the method according to the invention is carried out, for example, as follows.
  • Frequency and angle-dependent weights are used, which additionally take into account the influence of the head on the sound propagation:
  • an optimal static sensitivity distribution (directivity) is determined in a sufficiently fine grid to a head or a head imitation. Accordingly, f * a (f number of frequency bands, a number of angular increments of the raster) weightings for the amplitude and phase response correction are measured, which in the static case minimize the interference signals from the different interference signal incidence directions. That is, the weights allow for optimal suppression of an interference signal source active in the corresponding frequency band ⁇ f and in the corresponding direction of incidence.
  • weightings eg amplitude factor A, phase factor PH
  • a .delta.f A .delta.f angle
  • PH .delta.f PH .delta.f angle
  • weights i. e.g. the static amplitude and phase balance factors, e.g. static angle-dependent offsets.
  • the directional adjustment will preferably follow the addressed adaptive amplitude and phase balance algorithms.
  • a great advantage of this procedure just described is that it is ensured that a noise suppression adjustment of the directional microphone system by means of optimal, previously statically optimized on the head directional characteristics. In this way, the weightings always optimally match the interference signal source to be suppressed, even in the worn state. This procedure is considerably faster than an adaptation lagging behind the background noise field with the aid of an algorithm.
  • micromicrophones M1, ... M5 are combined to form a directional microphone system, directional characteristics of higher orders can also be generated, which can be adapted in their structure to more differentiated distributions of interference signal sources.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals mit einem Richtmikrofonsystem, das mindestens zwei Mikrofone aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Der Abgleich von Mikrofonen eines Richtmikrofonsystems ist von entscheidender Bedeutung für die Unterdrückung von Störsignalen.
  • Beim statischen Abgleich werden die Mikrofone eines Richtmikrofonsystems im Freifeld statisch aufeinander angepasst. Dieser Abgleich wird meist mithilfe einer Messeinrichtung vorgenommen, die es erlaubt, Amplituden- und Phasenabgleich der einzelnen meist omnidirektionalen Mikrofone durchzuführen. Der statische Abgleich ermöglicht es, ein diffuses Störschallfeld aus dem Richtmikrofonsignal zu eliminieren. Allerdings wird ein im Freifeld durchgeführter Abgleich beim betreiben eines Richtmikrofonsystems, das beispielsweise in einem Hörhilfsgerät verwendet wird, durch den Einfluss des Kopfes auf die Schallausbreitung teilweise wieder zunichte gemacht.
  • Zusätzlich oder alternativ werden adaptive Amplituden- und Phasenabgleichsalgorithmen vorgeschlagen und verwendet, die den Abgleich kontinuierlich während des getragenen Zustands des Hörhilfsgeräts durchführen und so den Einfluss des Kopfes auf den Empfang von akustischen Signale berücksichtigen. Die Parameter dieser Algorithmen sind im wesentlichen zwei Faktoren, ein Amplitudenfaktor und ein Phasenversatz zwischen den beiden Mikrofonsignalen. Solche Faktoren werden auch frequenzbandspezifisch verwendet. Die Algorithmen erreichen im Mittel, d.h. für diffusen Störschall, einen möglichst guten Abgleich.
  • Aus DE 199 27 278 C1 ist ein Verfahren zum Anpassen eines Hörhilfegeräts sowie ein Hörhilfegerät bekannt. Dabei wird ein Hörhilfegerät mit mehreren Mikrofonen, die zum Erzeugen einer Richtcharakteristik miteinander verschaltet sind, während des Tragens in einem geeigneten Messraum beschallt und die Richtcharakteristik aufgenommen. Sich daraus ergebende Filterparameter sind den Mikrofonen nachgeschalteten parametrierbaren Filtern zuführbar und es ist damit die gewünschte ideale Richtcharakteristik unter Berücksichtigung der individuellen Gegebenheiten beim Tragen des Hörhilfegeräts approximbar. Das Verfahren ermöglicht es, Filterparameter zur Amplituden- und/oder Phasenganganpassung der von den Mikrofonen aufgenommenen Signale zu erzeugen, um die Richtcharakteristik der Mikrofone zu optimieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen richtungsabhängig der Einfluss eines akustischen Störsignals auf den Empfang eines Richtmikrofonsystems unterdrückt werden kann.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines Störsignals mit einem Richtmikrofonsystem, das mindestens zwei Mikrofone aufweist, wobei erstens eine Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen durch gewichtetes Kombinieren von Signalen der mindestens zwei Mikrofone erzeugt wird, wobei die Gewichtung jeweils eine richtungsabhängige Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems bestimmt, wobei zweitens die Richtmikrofonsignale auf eine gleiche Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems in einem Richtbereich normiert werden und drittens das Richtmikrofonsignal mit dem geringsten Störsignalanteil als Ausgangsrichtmikrofonsignal ausgewählt wird. Beim gewichteten Kombinieren kann dabei z.B. eine Verzögerung mithilfe eines Phasenfaktors und eine Amplitudenänderung durch einen Amplitudenfaktor erzielt werden.
  • Bei dem Verfahren werden mehrere Richtmikrofonsignale erzeugt, die aufgrund ihrer unterschiedlichen richtungsabhängigen Empfindlichkeiten verschieden stark vom Störsignal beeinflusst werden.
  • Befindet sich das Störsignal in einer Richtung in der die Empfindlichkeit des durch die Gewichtung gegebenen Richtmikrofonsignals groß ist, so wird das Richtmikrofonsignal einen großen Störsignalanteil beinhalten. Befindet sich das Störsignal dagegen in einer Richtung, in der die Empfindlichkeit des durch die Gewichtung bestimmten Richtmikrofonsignals klein ist, so wird der Störsignalanteil im Richtmikrofonsignal klein sein.
  • Voraussetzung für einen möglichen Vergleich der Richtmikrofonsignale ist die gleiche Empfindlichkeit aller Richtmikrofronsignale in einem Richtbereich. Dieser Richtbereich ist bei einem Richtmikrofonsystem, das beispielsweise in einem Hörhilfsgerät verwendet wird, vorzugsweise die Vorausrichtung, die üblicherweise mit 0° bezeichnet wird. Da beispielsweise zwei Mikrofone einen relativ breiten Richtkegel 1. Ordnung erzeugen, ist es vorteilhaft, die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems je nach technischer Gegebenheiten in einem schmalen oder breiten Bereich z.B. in Vorwärtsrichtung zu mitteln. Im einfachsten Fall wird nur das Signal in 0°-Richtung genommen. Die erzeugten Richtmikrofonsignale werden in diesem Richtbereich auf eine gleiche Empfindlichkeit normiert.
  • Das Richtmikrofonsignal mit dem geringsten Störsignalanteil wird als Ausgangsrichtmikrofonsignal des Richtmikrofonsystems ausgewählt. Dabei wird der Beitrag des Störsignals zum Richtmikrofonsignal aufgrund der normierten Empfindlichkeit im Richtbereich beispielsweise durch die Signalenergie charakterisiert. Eine niedrige Signalenergie bedeutet, dass die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsignals auf das Störsignal niedrig ist, so dass auch ein niedriger Störsignalanteil im Richtmikrofonsignal vorliegt. Alternativ könnte man den Störsignalanteil beispielsweise durch einen Signalpegel, eine vom Signal erzeugte Spannung, durch den Betrag des Signals oder auch durch ein Signal zu Rauschverhältnis der Richtmikrofonsignale bestimmen.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt in der richtungsabhängigen Unterdrückung eines Störsignals, da das Verfahren es ermöglicht, gezielt Störsignale, die aus der Richtung mit einer minimalen Empfindlichkeit empfangen werden, aus dem Richtmikrofonsignal herauszufiltern.
  • Die Möglichkeit über gewichtetes Kombinieren der Signale der Mikrofone des Richtmikrofonsystems die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems zu bestimmen, ist grundlegend für das Verfahren.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Gewichtung derart bestimmt, dass sie die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems für eine in Bezug zum Richtmikrofonsystem in einer Richtung liegenden Störsignalquelle minimiert. Je genauer das Minimum der Empfindlichkeit in eine Richtung gelegt werden kann, desto genauer können Störsignale von lokalisierten Störsignalquellen unterdrückt werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Gewichtung derart bestimmt, dass sie einen Effekt des akustischen Umfelds berücksichtigt, der aufgrund der Benutzung des Richtmikrofonsystems auftritt. Beispielsweise wird die Gewichtung bei einem Richtmikrofonsystem, das in einem Hörhilfsgerät verwendet wird, im getragenen Zustand bestimmt, d.h. das Richtmikrofonsystem ist bei der Bestimmung der Gewichtung an einem Kopf oder an einer Kopfimitation in einer der Benutzung entsprechenden Konstellation angeordnet.
  • Zur Bestimmung einer Gewichtung wird beispielsweise eine Signalquelle, die sich in einer Richtung zum Richtmikrofonsystem befindet, durch Variation der Gewichtung der Mikrofonsignale aus dem Richtmikrofonsignal bestmöglichst entfernt. Die auf diese Art und Weise bestimmten Gewichtungen haben den Vorteil, dass sie unter kontrollierten Bedingungen und in einem feinen Raster jeweils optimiert auf eine Einfallsrichtung der Signalquelle erzeugt werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens weist die Gewichtung einen Amplituden- und/oder einen Phasenfaktor insbesondere zur Korrektur der Amplitude bzw. Phase eines der Mikrofonsignale auf. Die Gewichtung, beispielsweise in Form des Amplituden- und/oder Phasenfaktors, kann abgespeichert werden, wobei die Abspeicherung beispielsweise als frequenz- und richtungsabhängiges Kennfeld erfolgt. Zur Erzeugung der Richtmikrofonsignale können die verschiedenen Gewichtungen selektiv aus dem Speicher gelesen werden.
  • In einer besonders schnellen Ausführungsform des Verfahrens werden die verschiedenen Richtmikrofonsignale im wesentlichen gleichzeitig erzeugt.
  • In einer anderen Ausführungsform ändert die Gewichtung bei der Erzeugung der Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen ihren Wert, um nacheinander Richtmikrofonsignale mit unterschiedlichen richtungsabhängigen Empfindlichkeiten zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass die simultane Berechnung vieler Richtmikrofonsignale entfällt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Frequenzbereich der Mikrofonsignale in Frequenzbänder unterteilt, in denen jeweils das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt wird. Dabei ergeben sich für jedes Frequenzband frequenzbandspezifische Ausgangsrichtmikrofonsignale, die zusammen ein Ausgangsrichtmikrofonsignal des Richtmikrofonsystems für den gesamten Frequenzbereich bilden.
  • Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens mit einem Richtmikrofonsystem, welches mindestens zwei Mikrofone aufweist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind die beiden Mikrofone jeweils mit einer frequenzselektierenden Filterbank verbunden, an deren Ausgängen Frequenzbandsignalanteile der Mikrofonsignale anliegen, wobei die Ausgänge der Filterbänke mit jeweils gleichen Frequenzbändern paarweise mit jeweils einer Einheit verbunden sind, welche die Frequenzbandsignalanteile mit einer Gewichtung kombiniert, wobei die Gewichtung mittels eine die Amplitude des entsprechenden Frequenzbandsignalanteils verändernden Amplitudeneinheit und/oder eine die Phase des entsprechenden Frequenzbandsignalanteils drehenden Phaseneinheit erfolgt, wobei die Amplitudeneinheit und die Phaseneinheit entweder gemeinsam auf eines oder einzeln auf jeweils eines der Frequenzbandsignalanteile wirken, wobei mehrere Kombinationseinheiten mit einer Vergleichseinheit verbunden sind, welche die Richtmikrofonsignale auf eine möglichst gleiche Empfindlichkeit in einem Richtbereich normiert und die normierten Richtmikrofonsignale bezüglich ihres Störsignalanteils vergleicht und wobei am Ausgang der Vergleichseinheit das Richtmikrofonsignal mit dem niedrigsten Störsignalanteil als Ausgangsrichtmikrofonsignal vorliegt.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Es folgt die Erläuterung von mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 6. Es zeigen
    • FIG 1
    ein typisches Beispiel für den Einsatz eines Richtmikrofonsystems bei der Unterdrückung von akustischen Störsignalen,
    FIG 2
    das Vorgehen beim Abgleichen zweier Mikrofonsignale,
    FIG 3
    eine Empfindlichkeitsverteilung für ein im Freifeld abgeglichenes Richtmikrofonsystem sowie eine Empfindlichkeitsverteilung unter Berücksichtigung des Kopfeinflusses,
    FIG 4
    eine schematische Verdeutlichung des Verfahrens zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals,
    FIG 5
    eine kombinierte Darstellung von Amplituden- und Phasenfaktoren im 400 Hz-Frequenzband für 5° Winkelschritte und
    FIG 6
    eine richtungsabhängige Kennlinie für einen Amplitudenfaktor.
  • Figur 1 zeigt ein typisches Beispiel für den Einsatz eines Richtmikrofonsystems RM1, RM2 bei der Unterdrückung von akustischen Störsignalen. Dabei befinden sich eines oder mehrere Richtmikrofonsysteme RM1,RM2 in einem Hörhilfsgerät, welches von der Person 1 als Hörhilfe genutzt wird. Person 1 unterhält sich mit einer Person S2, die sich im Richtbereich des Richtmikrofonsystems RM1, RM2 befindet. Der Richtbereich liegt in Vorwärtsrichtung, d.h. in Richtung der mit 0° bezeichneten Achse. Die Abweichung der Position der Person S2 von der 0°-Achse um den Winkel α2 liegt beispielsweise innerhalb eines konusförmig ausgebildeten Richtbereichs des Richtmikrofonsystems RM1.
  • Zusätzlich zur Person S2 befinden sich zwei weitere Personen S3,S4 in der Nähe der Person 1. Die Personen S3, S4 unterhalten sich miteinander, d.h. sie stellen Störsignalquellen dar, die sich in einem Winkel von α3 bzw. α4 zur 0°-Achse befinden und deren akustische Signale AS3, AS4 vom Richtmikrofonsystem RM1 nicht empfangen werden sollen.
  • Das Richtmikrofonsystem RM1 besteht aus zwei Mikrofonen M1,M2; das Richtmikrofonsystem RM2 besteht aus drei Mikrofonen M3,M4,M5. Die Hörhilfsgeräte, in denen die Richtmikrofonsysteme RM1, RM2 enthalten sind, können hinter dem Ohr oder im Ohr getragene Hörhilfsgeräte sein. Alternativ können durch Verschaltung der Mikrofone M1,M2 der einen Seite mit einem oder mehreren Mikrofonen M3,M4,M5 der anderen Seite weitere Richtmikrofonsysteme erzeugt werden.
  • Zur Bildung eines Richtmikrofonsignals werden die Signale von mindestens zwei Mikrofonen M1,...M5 gegebenenfalls verzögert und miteinander gewichtet kombiniert. Je nach Gewichtung weist das Richtmikrofonsystem eine andere richtungsabhängige Empfindlichkeit auf.
  • Eine solche Empfindlichkeitsverteilung wird als Richtcharakteristik des Richtmikrofonsystems bezeichnet. Sie kann z.B. folgendermaßen gemessen werden. Man setzt das Richtmikrofonsystem einem akustischen Signal mit konstanter Amplitude aus, wobei die Quelle des akustischen Signals, um das Richtmikrofonsystem bewegt werden kann. Für verschiedene Richtungen Die empfangene Signalenergie wird, d.h. für verschiedene Positionen der Signalquelle, wird die Signalenergie aufgenommen. Sie variiert bei gleicher Gewichtung aufgrund der richtungsabhängigen Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems.
  • Mithilfe eines ähnlichen Vorgehens kann man eine Gewichtung für eine bestimmte Empfindlichkeit auf eine in einer Richtung liegenden Signalquelle bestimmen. Dabei variiert man nicht die Richtung, in der die Signalquelle liegt, sondern man variiert stattdessen die Gewichtung. Die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems wird dabei z.B. derart eingestellt, dass das Signal, das aus einer konstanten Richtung auf das Richtmikrofonsystem fällt, beispielsweise minimal empfangen oder sogar ganz eliminiert wird. Wiederholt man dies für mehrere Richtungen, d.h., rotiert man die Position der Signalquelle in beispielsweise 5°-Winkelschritten einmal um das Richtmikrofonsystem, erzeugt man sich einen Satz von Gewichtungen, die jeweils ein aus der entsprechenden Richtung auftreffende Signal minimieren.
  • Im Freifeld gemessene Richtcharakteristiken, die zwei Mikrofone aufweisen, sind symmetrisch zu einer Achse, die durch die Verbindungslinie der beiden Mikrofone gegeben ist. Allerdings werden Richtmikrofonsysteme jeweils in einem speziellen akustischen Umfeld eingesetzt, z.B. werden sie am Kopf (Figur 1) oder am Körper getragen. Das akustische Umfeld beeinflusst die Schallausbreitung und entsprechend die Richtcharakteristiken. Deswegen ist es vorteilhaft, die gewichtete Kombination zur Erzeugung der im Verfahren verwendeten Richtcharakteristiken im jeweils vorliegenden akustischen Umfeld durchzuführen, so dass die Gewichtungen den Effekt des akustischen Umfelds auf die akustischen Signale berücksichtigen.
  • Für den Fall eines in einem Hörhilfsgerät eingebauten Richtmikrofonsystems besteht neben der Möglichkeit, die Mikrofone nicht am Kopf des jeweiligen Hörhilfsgeräteträgers abzugleichen, d.h. sie gewichtet zu kombinieren, auch die Möglichkeit den Abgleich mithilfe einer Kopfimitation, die beispielsweise einen Durchschnittskopf wiedergibt, durchzuführen.
  • Der Einfluss des Kopfes auf die Ausbreitung von Schallwellen, die mit einem am Kopf getragenen Mikrofon empfangen werden sollen, wird durch die sogenannten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (Head related transfer function HRTF) bestimmt. Solche HRTFs können beispielsweise nach der vorhergehend beschriebenen Vorgehensweise bestimmt werden. Aus ihnen lassen sich Gewichtungen berechnen, die ebenfalls zu Richtmikrofonsignalen mit richtungsabhängigen Empfindlichkeiten führen.
  • In Figur 2 ist schematisch die gewichtete Kombination von zwei Mikrofonsignalen MS1,MS2 der Mikrofone M1,M2 dargestellt. Die Signale MS1, MS2 unterscheiden sich in ihrer Amplitude und in ihrer Phase. Ziel eines Abgleichs der beiden Mikrofone ist zum einen die Angleichung der Amplituden der Signale MS1,MS2 und zum anderen das Einstellen einer festen Phasenbeziehung. Ersteres wird beispielsweise durch Verstärkung mit einem festen Amplitudenfaktor KA in einer Verstärkereinheit A erreicht. Letzteres wird z.B. mithilfe eines Phasendrehers PH erzielt, welcher die relative Phase, die in Figur 2 0° betragen soll, um den Phasenwinkel KPH dreht.
  • Die Amplituden- und Phasenkorrektur kann auf ein Mikrofonsignal wirken. Dies ist in Figur 2 der Fall: Beide Korrekturfaktoren wirken auf das Mikrofonsignal MS1 und erzeugen ein korrigiertes Mikrofonsignal MS1'. Dies hat den offensichtlichen Vorteil eines einfachen Aufbaus, in dem nur ein Signal bearbeitet wird. Alternativ können die Korrekturen jeweils auf eines der Mikrofonsignale wirken.
  • Ein solcher Signalabgleich wird vorzugsweise in einem Frequenzband durchgeführt. Dazu wird der Frequenzbereich der Mikrofonsignale beispielsweise mithilfe einer Filterbank in mehrere Frequenzbänder unterteilt. Die Amplituden- und Phasenfaktoren KA,KPH bestimmen nun ihrerseits die richtungsabhängige Empfindlichkeit des jeweils erzeugten Richtmikrofonsystems, indem sie beispielsweise die Empfindlichkeit in einer Richtung im entsprechenden Frequenzband minimieren. Eine eindeutige Zuordnung eines Minimums zu einer Richtung ist nur im Fall einer asymmetrischen Empfindlichkeitsverteilung möglich, wie sie z.B. durch den Einfluss des Kopfes entsteht. Für das Freifeld dagegen können nur symmetrische Empfindlichkeitsverteilungen erzeugt werden, welche die Symmetrie des Freifelds und der Mikrofonanordnung widerspiegeln.
  • Für das Verfahren werden die frequenz- und/oder richtungsabhängige Gewichtungen in Form von frequenz- und/oder richtungsabhängigen Kennlinien oder Funktionen oder als Datenpaare im Richtmikrofonsystem abgespeichert.
  • In Figur 3 werden zwei gemessen Richtcharakteristiken dargestellt. Dazu ist die Empfindlichkeit, die im Wesentlichen proportional zur Signalenergie ist, radial über alle Winkel von 0 bis 360° in 5°-Schritten aufgetragen.
  • Zum einen ist eine Richtcharakteristik F im Freifeld für eine akustisches Signal bei 500 Hz dargestellt. Man erkennt deutlich ihren symmetrischen Verlauf um die durch die Verbindungslinie der Richtmikrofone gegebene Symmetrieachse SA. Aufgrund der Symmetrie weist die Richtcharakteristik zwei Minima in Richtung 120° und 240° auf.
  • Zusätzlich ist eine Richtcharakteristik K in Figur 3 eingezeichnet, die den Einfluss eines angedeuteten Kopfes 1` auf die richtungsabhängige Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems berücksichtigt. Deutlich erkennt man das deutlich ausgeprägte Minimum bei 240°. Das Minimum auf der Seite des Kopfes 1' ist im Vergleich zum Freifeld schwächer ausgeprägt. Ein Richtmikrofonsystem, das aufgrund seiner Gewichtung die Richtcharakteristik K aufweist, wird ein Störsignal aus dem Bereich 240° wesentlich abgeschwächt empfangen.
  • Figur 4 stellt schematisiert einen möglichen Aufbau einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens vor. Die Mikrofone M1,M2 sind jeweils mit einer Filterbank FB1 bzw. FB2 verbunden. An den Ausgängen der Filterbänke FB1, FB2 liegt jeweils ein Frequenzband ΔF, ΔF` der Mikrofonsignale MS1, MS2 an. Ausgänge mit einem übereinstimmenden Frequenzband ΔF, ΔF` sind paarweise mit einer Serie von gewichtet kombinierenden Einheiten G1,G2,G3,G4 verbunden. Das heißt, zur gewichteten Kombination stehen zum einen das auf das Frequenzband ΔF beschränkte Mikrofonsignal MS1 und zum anderen das auf das gleiche Frequenzband ΔF beschränkte Mikrofonsignal MS2 zur Verfügung.
  • In den gewichtet kombinierenden Einheiten G1,G2,G3,G4 wird jeweils das Mikrofonsignal MS1 mithilfe eines Amplitudenfaktors KA1,KA2,KA3,KA4 und eines Phasenfaktors KPH1, KPH2, KPH3, KPH4 mit dem Signal des Mikrofons M2 abgeglichen. Die Erzeugung der Richtmikrofonsignale RMS1, RMS2 erfolgt durch beispielsweise die Bildung der Differenz des korrigierten Mikrofonsignals MS1 und des Mikrofonsignals MS2 in den Kombinationseinheiten K1,K2,K3,K4. Zur Verdeutlichung sind in die Kombinationseinheiten K1, K2, K3, K4 die entsprechenden Richtcharakteristiken K' schematisch eingezeichnet. Zusätzlich ist die Richtung angegeben, in der das Minimum der Richtcharakteristik liegt, beispielsweise für K` liegt das Minimum bei 120°.
  • Die gewichtete Kombinierung kann für alle Gewichtungen nahezu gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Im ersten Fall müssen alle Gewichtungen gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden, indem sie z.B. festeingestellt im Richtmikrofon implementiert sind. Im zweiten Fall werden die Richtmikrofonsignale nacheinander erzeugt. Dabei werden die Gewichtungen z.B. aus einem gemeinsamen Speicher nach und nach ausgelesen, wobei z.B. das Minimum der Richtcharakteristiken einmal um 360° um das Richtmikrofonsystem rotiert.
  • Die Ausgänge der gewichtet kombinierenden Einheiten G1,G2,G3,G4 sind mit einer Vergleichseinheit V verbunden. Die Vergleichseinheit V vergleicht die Richtmikrofonsignale RMS1, RMS2 bezüglich des in ihnen enthaltenen Störsignalanteils. Dazu werden zuerst die jeweils mit den gewichtet kombinierenden Einheiten G1,G2,G3,G4 erzeugten Richtmikrofonsignale RMS1, RMS2 auf eine gleiche Empfindlichkeit in einem Richtbereich normiert. Beispielsweise wird die Empfindlichkeit in 0°-Richtung aller Richtmikrofonsignale RMS1, RMS2 auf 1 gesetzt. Der Vergleich des Störsignalanteils kann beispielsweise anhand des Signalpegels, der Signalenergie oder des Rauschanteils im Signal erfolgen. Je besser die jeweilige statische Richtcharakteristik die auf die Mikrofone M1,M2 treffenden Störsignale auslöscht, desto niedriger ist die Signalenergie oder der Signalpegel. Am Ausgang der Vergleichseinheit V liegt dasjenige Ausgangsrichtmikrofonsignal ARMS für das Frequenzband ΔF an, welches den niedrigsten Störsignalanteil aufweist.
  • Analog wird in allen anderen Frequenzbändern ΔF` verfahren. Dabei werden eigene Amplituden- und Phasenfaktoren zur gewichteten Kombination verwendet.
  • Die frequenzbandspezifischen Ausgangsrichtmikrofonsignale ARMS1, ARMS2 werden einer weiteren Kombinationseinheit 11 zugeführt, in der sie zu einem einzigen Ausgangsrichtmikrofonsignal ARMS für das Richtmikrofonsystem, das durch die Mikrofone M1,M2 gebildet wird, vereint werden. Dieses Ausgangsrichtmikrofonsignal wird zur weiteren Signalverarbeitung einer Signalverarbeitungseinheit 13 zugeführt, welche beispielsweise eine Hörhilfsgerätsignalverarbeitung ist und in der ein weiterer Algorithmus zur Störsignalunterdrückung oder eine Verstärkung des Signals entsprechend dem Hörschaden des Trägers durchgeführt wird.
  • Das in Figur 4 verdeutlichte Verfahren basiert auf der Verarbeitung von Mikrofonsignalen in den einzelnen Frequenzbändern ΔF, ΔF`. Alternativ können die Mikrofonsignale MS1, MS2 mit Hilfe einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) analysiert werden, und das Verfahren kann entsprechend auf die FFT-Koeffizienten angewandt werden.
  • Bei der oben erwähnten sukzessiven Erzeugung der Richtmikrofonsignale kann die Vergleichseinheit V schon während der Erzeugung Einfluss z.B. auf die Schrittweite im relevanten Richtungsbereich nehmen und somit adaptiv in die Gewichtungen der Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen RMS1, RMS2 eingreifen.
  • Figur 5 fasst beispielhafte Werte für die Amplituden- und Phasenfaktoren für ein Frequenzband zusammen. Aufgetragen ist in einer Richtung der Amplitudenfaktor A und in der anderen Richtung die Phasenverzögerung Φ der beiden Mikrofonsignale. Der Amplitudenfaktor A für 0° bzw. 360° beträgt beispielsweise ca. 0,5 dB. Die dazugehörige Phase Φ ist ca. -1,2. Jedes Sternchen entspricht einem Paar von Amplituden- und Phasenfaktoren A, Φ, die in 5°-Schritten angegeben sind. Deutlich erkennt man den asymmetrischen Verlauf der Faktorenverteilung aufgrund der Berücksichtigung des Kopfes auf die Schallausbreitung. Im Einsatz in einem Hörhilfsgerät werden beispielsweise die Amplituden- und Phasenfaktoren A, Φ verwendet, die zur Störsignalunterdrückung von Störsignalen im Bereich von 90° bis 270° benötigt werden.
  • In Figur 6 wird die Darstellung eines Amplitudenfaktors A' als Kennlinie KA' angegeben, die die Richtungsabhängigkeit eines Amplitudenfaktors A' approximiert. Man erkennt zum einen eine strukturierte Messkurve M des Amplitudenfaktors A'. Die Messkurve wurde z.B. nach dem oben beschriebenen Vorgehensweise zur Anpassung der richtungsabhängigen Empfindlichkeit aufgenommen und beschriebt die Amplitudenfaktoren, die in den Richtungen α von 0° bis 360° eine minimale Empfindlichkeit erzeugen. Die Kennlinie KA' reproduziert im Wesentlichen die Messkurve und ist im Richtmikrofonsystem abgespeichert. Alternativ könnte die Kennlinie KA' aus den HRTFs berechnet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Vorgehensweise zur Störsignalunterdrückung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt beispielsweise folgendermaßen. Dabei werden frequenzund winkelabhängigen Gewichtungen verwendet, die zusätzlich noch den Einfluss des Kopfes auf die Schallausbreitung berücksichtigen:
  • Für jede Störsignaleinfallsrichtung, beispielsweise im Bereich von 90° bis 270°, und in mehreren Frequenzbändern wird in einem genügend feinen Raster an einen Kopf oder einer Kopfimitation eine optimale statische Empfindlichkeitsverteilung (Richtcharakteristik) ermittelt. Es werden demnach f*a (f Anzahl der Frequenzbänder, a Anzahl der Winkelschritte des Rasters) Gewichtungen für die Amplituden- und Phasengangskorrektur gemessen, die im statischen Fall die Störsignale aus den verschiedenen Störsignaleinfallsrichtungen minimieren. Das heißt, die Gewichtungen ermöglichen eine optimale Unterdrückung einer im entsprechenden Frequenzband Δf und bei der entsprechenden Einfallsrichtung aktiven Störsignalquelle. Die Werte der Gewichtungen (z.B. Amplitudenfaktor A, Phasenfaktor PH) werden beispielsweise im Richtmikrofonsystem abgespeichert oder in Form einer winkelabhängigen Kennlinienfunktion zur Verfügung gestellt: A Δf = A Δf Winkel und PH Δf = PH Δf Winkel .
    Figure imgb0001
     Sie stellen somit eine winkel- und frequenzabhängige Kompensation des akustischen Umfelds beim Hörgerät des Kopfeffekts dar.
  • Weitere eventuell vorhandene adaptive Amplituden- oder Phasenabgleichsalgorithmen, wie sie im Stand der Technik beschrieben wurden, können weiterhin betrieben werden. Für sie stellen die Gewichtungen, d.h. z.B. die statischen Amplituden- und Phasenausgleichsfaktoren, z.B. statische winkelabhängige Verschiebungen (Offsets) dar. Der Richtungsabgleich wird sich vorzugsweise an die angesprochenen adaptiven Amplituden- und Phasenabgleichsalgorithmen anschließen.
  • Eine Anpassung des Richtmikrofons zur Unterdrückung der Störsignale im Betrieb geschieht nun einfach durch die automatisierte Auswahl desjenigen Richtmikrofonsignals, welches den kleinsten Pegel und damit die höchste Störsignaldämpfung aufweist. Voraussetzung dafür ist die vorhergehend besprochene Normierung der Empfindlichkeiten der einzelnen Richtcharakteristiken bzw. der Richtmikrofonsysteme in die Richtrichtung.
  • Ein großer Vorteil dieser soeben beschriebenen Vorgehensweise ist, dass sichergestellt ist, dass eine störsignalunterdrückende Anpassung des Richtmikrofonsystems mittels optimalen, zuvor statisch am Kopf optimierten Richtcharakteristiken erfolgt. Auf diese Weise passen die Gewichtungen immer optimal auch im getragenen Zustand auf die jeweils zu unterdrückende Störsignalquelle. Diese Vorgehensweise ist erheblich schneller als eine hinter dem Störschallfeld her hinkende Adaption mit Hilfe eines Algorithmus.
  • Werden mehrere Mikromikrofone M1,...M5 zu einem Richtmikrofonsystem zusammengefasst, können auch Richtcharakteristiken höherer Ordnungen erzeugt werden, die in ihrer Struktur auf differenziertere Verteilungen von Störsignalquellen angepasst werden können.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals (AS3,AS4) mit einem Richtmikrofonsystem (RMS,RM1,RM2), das mindestens zwei Mikrofone (M1,...M5) aufweist, mit folgenden Verfahrensmerkmalen:
    - Erzeugen einer Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen (RMS1, RMS2) durch gewichtetes Kombinieren von Signale der mindestens zwei Mikrofone (M1,...M5), wobei die Gewichtung jeweils eine richtungsabhängige Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems (RMS,RM1,RM2), bestimmt,
    - Normieren der Richtmikrofonsignale (RMS1,RMS2) auf eine gleiche Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems (RMS,RM1,RM2) in einem Richtbereich,
    - Auswählen des Richtmikrofonsignals (RMS1,RMS2) mit dem geringsten Störsignalanteil als Ausgangsrichtmikrofonsignal (ARMS,ARMS1,ARMS2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Richtmikrofonsignal (RMS1,RMS2) mit dem geringsten Störsignalanteil durch das Richtmikrofonsignal (RMS1,RMS2) mit der niedrigsten Signalenergie gegeben ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung derart bestimmt wurde, dass sie die Empfindlichkeit des Richtmikrofonsystems (RMS,RM1,RM2) für eine in Bezug zum Richtmikrofonsystem (RMS,RM1,RM2) in einer Richtung liegenden Störsignalquelle (S3,S4) minimiert.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung derart bestimmt wurde, dass sie einen Effekt des akustischen Umfelds berücksichtigt, der aufgrund der Benutzung des Richtmikrofonsystems (RMS,RM1,RM2) auftritt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung durch eine Messung der Empfindlichkeit des an einem Kopf (1,1') oder an einer Kopfimitation angeordneten Richtmikrofonsystems (RMS,RM1,RM2) bestimmt wurde.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung einen Amplituden- und/oder einen Phasenfaktor (KA,KPH) insbesondere zur Korrektur der Amplitude bzw. Phase eines der Mikrofonsignale (S1,S2) aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung, insbesondere als frequenz- und/oder richtungsabhängige Kennlinie, abgespeichert ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung der Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen (RMS1,RMS2) die benötigten Gewichtungen aus einem Speicher gelesen werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der Richtmikrofonsignale (RMS1,RMS2) im Wesentlichen gleichzeitig erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung bei der Erzeugung der Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen (RMS1,RMS2) ihren Wert verändert, um nacheinander Richtmikrofonsignale (RMS,RMS2) mit unterschiedlichen richtungsabhängigen Empfindlichkeiten zu erzeugen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbereich der Mikrofonsignale (S1,S2) in Frequenzbänder (ΔF,ΔF') unterteilt wird, in denen jeweils ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsrichtmikrofonsignal (ARMS) aus einer Mehrzahl von frequenzbandspezifischen Ausgangsrichtmikrofonsignalen (ARMS1,ARMS2) aufgebaut wird, welche jeweils in einem Frequenzband (ΔF,ΔF') den geringsten Störsignalanteil einer Mehrzahl von Richtmikrofonsignalen (RMS1,RMS2) aufweisen.
  13. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Richtmikrofonsystem (RMS,RM1,RM2), welches mindestens zwei Mikrofone (M1,M2) aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Mikrofone (M1,M2) jeweils mit einer frequenzselektierenden Filterbank (FB1,FB2) verbunden sind, an deren Ausgängen Frequenzband-Signalanteile der Mikrofonsignale anliegen, wobei die Ausgänge der Filterbänke (FB1,FB2) mit jeweils gleichen Frequenzbändern (ΔF,ΔF') paarweise mit jeweils einer Einheit (G1,...G4) verbunden sind, welche die Frequenzband-Signalanteile mit einer Gewichtung kombiniert, wobei die Gewichtung mittels einer die Amplitude des entsprechenden Frequenzband-Signalanteils verändernden Amplitudeneinheit (KA1,...KA4) und/oder einer die Phase des entsprechenden Frequenzband-Signalanteils drehenden Phaseneinheit (KPH1,...KPH4) erfolgt, wobei die Amplitudeneinheit (KA1, ... KA4) und die Phaseneinheit (KPH1, ... KPH4) entweder gemeinsam auf eines oder einzeln auf jeweils eines der Frequenzband-Signalanteile wirken, wobei mehrere Einheiten mit einer Vergleichseinheit(V,V') verbunden sind, welche die Richtmikrofonsignale (RMS1,RMS2) auf eine möglichst gleiche Empfindlichkeit in einem Richtbereich normiert und die normierten Richtmikrofonsignale (RMS1,RMS2) bezüglich ihres Störsignalanteils vergleicht und wobei am Ausgang der Vergleichseinheit (V,V') das Richtmikrofonsignal (RMS1,RMS2) mit dem niedrigsten Störsignalanteil als Ausgangsrichtmikrofonsignal (ARMS1,ARMS2) vorliegt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge von mehreren Vergleichseinheiten (V,V') mit einer weiteren Kombinationseinheit (11) verbunden sind, in der ein Ausgangsrichtmikrofonsignal (ARMS) für den von der Vorrichtung abgedeckten Frequenzbereich gebildet wird.
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