EP3275211A1 - Method for operating an electro-acoustic system and electro-acoustic system - Google Patents

Method for operating an electro-acoustic system and electro-acoustic system

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EP3275211A1
EP3275211A1 EP16712305.8A EP16712305A EP3275211A1 EP 3275211 A1 EP3275211 A1 EP 3275211A1 EP 16712305 A EP16712305 A EP 16712305A EP 3275211 A1 EP3275211 A1 EP 3275211A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
pressure
eardrum
correction filter
ear
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Application number
EP16712305.8A
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German (de)
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EP3275211B1 (en
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Stephan Ernst
Marko HIIPAKKA
Birger Kollmeier
Florian DENK
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Carl Von Ossietzky Universitaet Oldenburg
Original Assignee
Carl Von Ossietzky Universitaet Oldenburg
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Von Ossietzky Universitaet Oldenburg filed Critical Carl Von Ossietzky Universitaet Oldenburg
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Publication of EP3275211B1 publication Critical patent/EP3275211B1/en
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1041Mechanical or electronic switches, or control elements
    • HELECTRICITY
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1016Earpieces of the intra-aural type
    • HELECTRICITY
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    • H04R2460/00Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/05Electronic compensation of the occlusion effect
    • HELECTRICITY
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electroacoustic system in which an electroacoustic device for at least partially occluding an ear canal is at least partially disposed on an ear, wherein a signal processing device is used for processing a signal arriving at the device, and wherein the at least one correction unit the signal processing device is determined and / or used for modifying the signal arriving at the device. Furthermore, the invention relates to an electroacoustic system, which is operated by such a method.
  • an incoming acoustic signal can be modified taking into account the acoustic properties of the auditory canal in a region between the device at least partially occluding the ear canal and the eardrum.
  • the ear and / or an ear canal at least partially or completely occlude, fill in, complete and / or seal, for example, in the field of consumer electronics and / or to use hearing aids.
  • a disadvantage here is that the occlusion of the ear canal causes a change in the perception of ambient noise.
  • This altered perception of, in particular natural, ambient noise may include attenuation, spectral modification, change in color tone, a change in the sound spectrum, and / or a change in spatial perception.
  • the object underlying the invention is achieved by means of a method and an electroacoustic system of the type mentioned above, wherein by means of the at least one correction unit an outgoing signal from the device to achieve an acoustic transparency is generated in the due to the outgoing signal on the eardrum a received signal is generated, which is adapted according to a free-ear signal received at the eardrum at a free ear canal without the device. It is advantageous that ambient noise in spite of an at least partially occluded ear canal in sufficient quality are perceptible.
  • the method and / or the electro-acoustic system makes it possible to control, control and / or manipulate the received signals, preferably a frequency response, on the eardrum.
  • the electroacoustic system can be operated in an acoustic transparency mode.
  • the perception of ambient noise of a person using the electroacoustic system is not disturbed or changed at best, at least slightly and / or to a non-disturbing extent, due to the acoustic transparency.
  • the person using the electroacoustic system experiences a perception of noise, in particular approximately, as with a free auditory canal.
  • the method and / or the electroacoustic system allows a more pleasant, in particular natural, perception of ambient noise in a partial and / or completely occluded ear canal.
  • the electroacoustic system can enable a multiplicity of additional functions, for example in connection with consumer electronics, with hearing protection, with a hearing device and / or with a communication device, in particular a mobile telephone and / or a smartphone.
  • a hearing aid may additionally be provided, preferably as needed.
  • the received signal generated at the eardrum can be amplified and / or attenuated in comparison to the incoming signal at the device.
  • the acoustic transparency is preferably designed as perceptual acoustic transparency.
  • perceptual and / or acoustic transparency means that there is no audible difference to a free-ear signal or free-ear received signal.
  • a perceptive and / or acoustic transparency can be achieved without having to achieve an absolute physical agreement of the generated received signal on the eardrum with a free-ear received signal at a free auditory canal without the device.
  • the correction unit has a first correction filter and a second correction filter.
  • the first correction filter of the signal processing device can be determined and / or used to achieve the acoustic transparency.
  • the second correction filter of the signal processing device is preferably determined and / or used for modifying the signal, in particular the acoustic signal, which is emitted by the device.
  • the acoustic properties of an ear canal section from the device to a eardrum of the ear are taken into account by means of the second correction filter.
  • the first correction filter and / or the second correction filter can be designed as, in particular digital, electrical circuits.
  • the correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter can have at least one analog-to-digital converter and / or at least one digital-to-analog converter.
  • a first correction filter of the correction unit is connected upstream of a second correction filter of the correction unit.
  • the incoming signal is first modified by means of the first correction filter to achieve the acoustic transparency.
  • the changed incoming and / or received signal by means of the second correction filter for filtering out of transmission effects in the range from the device to the eardrum due to the at least partial occlusion of the ear canal by means of the device modified.
  • a received signal is generated, which corresponds to the free-ear received signal at a free auditory canal without the device.
  • a disturbing influence of the ear canal at least partially occluding device on the perception of ambient noise can be reduced and / or compensated.
  • a received signal is generated, which is adapted according to a free-ear signal received in this area of the ear canal section at a free ear canal without the device and / or this corresponds.
  • the incoming, in particular acoustic, signal is supplied to the signal processing device by means of an external sound receiver assigned to the device and directed away from the eardrum and outwards as an incoming electrical signal.
  • an additional external acoustic and / or electrical signal is supplied to the signal processing device, in particular by means of an additional external sound receiver and / or a direct line connection with an additional external signal source.
  • the outer sound receiver and / or the additional outer sound receiver are each designed as a microphone.
  • the additional external signal can also be modified by means of the correction unit.
  • a negative feedback loop can be realized.
  • the external sound receiver and the additional external sound receiver are used to implement the negative feedback loop.
  • calibration is performed prior to using the electroacoustic system.
  • a first correction filter and / or a second correction filter is determined as part of the calibration.
  • the calibration is performed after each insertion of the device for at least partial occlusion of the ear canal.
  • the calibration is performed by means of an external sound source and / or a calibration control.
  • a start calibration for determining the first correction filter and the second correction filter in particular by means of an external sound source, can be performed.
  • a single correction filter in particular the first correction filter or the second correction filter, is recalibrated within the scope of a partial calibration.
  • a headphone can be used, which is placed on an auricle with an inserted electro-acoustic device becomes.
  • the calibration control may be in the device, an ear piece, a computer and / or a smartphone.
  • the calibration controller has a processor.
  • the calibration controller may be connected to the electroacoustic device by means of a cable, a wireless connection, a near field communication and / or Bluetooth.
  • an individual calibration is carried out for the respective person using the device and / or after each insertion of the device into the auditory canal.
  • a calibration and / or adjustment of the first and / or second correction filter during operation is performed.
  • a readjustment can be realized.
  • a readjustment takes place if at least one predetermined triggering parameter is given.
  • a readjustment can take place at predetermined times or at predetermined time intervals.
  • a readjustment can be initialized if at least one predetermined and monitored triggering parameter is reached, undershot or exceeded.
  • the correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter is recalibrated during operation and / or tracked.
  • a continuous and / or discontinuous calibration in particular in conjunction with a start and / or Clearkalibritation occur.
  • a first correction filter of the correction unit is determined on the basis of a first model and / or a second correction filter of the correction unit on the basis of a second model.
  • the first model and / or the second model is based on the Thevenin equivalent and / or the Norton equivalent.
  • a total pressure P to t of an external acoustic signal within the auditory canal at least partially occluded with the device for determining a first correction filter A of the correction unit is composed of two parts.
  • a first part of the total pressure P to t is a passage pressure with ⁇ ⁇ measured by means of an inner sound receiver assigned to an eardrum and facing an eardrum of the ear.
  • the inner sound receiver can be designed as a microphone.
  • the passage pressure ⁇ ⁇ ⁇ is a sound pressure of an external acoustic signal after passing through the ear canal at least partially occluded with the device.
  • a second part of the total pressure P to t is a sound generator associated with one of the apparatus and facing the eardrum outgoing pressure P E p.
  • the sound generator can be designed as a loudspeaker and / or receiver.
  • At least one additional and / or additional sound generator may be provided.
  • the at least one additional sound generator may be arranged at an end which is attached to the eardrum or at an end of the device remote from the eardrum.
  • a pressure is understood to mean a pressure frequency.
  • a print frequency response results at a sound receiver and / or an eardrum.
  • a total pressure P to t of an external acoustic signal within the auditory canal at least partially occluded with the device is equated with an expected target pressure P T , E.
  • the first correction filter A is preferably determined by taking into account a throughput pressure ⁇ ⁇ ⁇ measured by means of an inner sound receiver assigned by means of one of the devices and facing an eardrum of the ear with the following equation:
  • a fine adjustment of the first correction filter A is performed.
  • at least one predetermined calibration signal and / or a predetermined noise is used.
  • the calibration signal may be formed as a white noise.
  • a pressure P E measured by means of one of the apparatuses and associated with an eardrum of the ear facing the inner sound receiver is compared with a target pressure P T , E at the position of the inner sound receiver.
  • the first correction filter A can be iteratively adjusted in the event of a deviation of the measured pressure P E from the target pressure P T , E until a predefined convergence criterion has been reached.
  • a pressure P E measured by means of one of the device and facing an eardrum of the ear is equated with an expected target pressure P T, E at the inner sound receiver
  • the expected target pressure P T , E at the inner sound receiver is estimated as a pressure at the location of the inner sound receiver at a free auditory canal without the device.
  • the expected at a free auditory canal target pressure P T, E at the inner sound receiver can be estimated by means of an electro-acoustic model, in particular with a Thevenin pressure source model and / or a source-impedance model.
  • the expected target pressure P T, E at the inner sound receiver is estimated by means of a source pressure P S , an auditory canal impedance Z L and a radiation impedance Z R A D , in particular with the following equation:
  • an estimation of the acoustic received signal on the eardrum is carried out for determining a second correction filter B of the correction unit by means of an inner sound receiver assigned to the device and facing an eardrum of the ear.
  • a second correction filter B of the correction unit is assumed for the estimation.
  • the pressure at the eardrum P D is estimated by means of the pressure PE measured at the inner sound receiver using an electroacoustic model of the auditory canal.
  • a pressure at the eardrum P D is determined by means of a pressure P E measured at the inner sound receiver and by means of the correction filter B with the following equation:
  • the second correction filter B can be determined by knowing the pressure at the eardrum PD and the pressure P E measured at the inner sound receiver.
  • the electroacoustic system with the electroacoustic device for at least partially occluding an auditory canal preferably has the signal processing device for processing a signal arriving at the device.
  • the signal processing device has at least one correction unit for modifying the signal arriving at the device.
  • the correction unit is used for providing and / or generating a signal that goes out of the device.
  • the correction unit has a first correction filter and a second correction filter, wherein the first correction filter of the signal processing device is designed to achieve an acoustic transparency in which due to the outgoing signal at the eardrum, a received signal can be generated, corresponding to a free-ear signal received at the eardrum at a free ear canal without the device is adjusted.
  • the second correction filter of the signal processing device is designed to modify the outgoing of the device, in particular acoustic, signal.
  • a method according to the invention and / or an electroacoustic system according to the invention in particular in connection with hearing protection, in-ear headphones and / or a hearing aid.
  • the method according to the invention and / or the electroacoustic system can be used in conjunction with consumer electronics and / or with a communication device, in particular a mobile telephone and / or a smartphone.
  • the method and / or electroacoustic system is integrated with an existing system and / or devices, such as a hearing aid, in-ear headphone, in-the-ear hearing aid , a hearing aid, a behind-the-ear device and / or a communication device.
  • An external and / or additional, in particular acoustic, signal can be mixed with an environmental signal of ambient noise.
  • the mixture is applied after the application of the first correction filter to the incoming signal and / or the ambient signal.
  • the signal processing device can be integrated in an in-ear device, a behind-the-ear device, a computer and / or a communication device, in particular in a mobile telephone and / or smartphone.
  • the inner sound receiver, the outer sound receiver and / or the sound generator by means of a line with an in-ear device, a behind-the-ear device, a computer and / or a communication device, in particular in a mobile phone and / or smartphone , connected.
  • the acoustic transparency may allow a perception of ambient sounds, which is familiar at least largely to a person, and / or a spatial hearing in a partially occluded auditory canal.
  • the electroacoustic system, the correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter for attenuating and / or suppressing a sound radiation to the outside, in particular from the person using the device and / or the eardrum away formed.
  • the electroacoustic device may comprise a venting device.
  • the venting device can be designed as a ventilation duct in order to allow a pressure compensation in a device inserted into an auditory canal. As a result, the wearing comfort can be further improved.
  • the device and / or an earpiece may comprise an air-permeable material.
  • An internal sound receiver, an external sound receiver and / or a sound generator may be arranged at least partially or completely within the ventilation device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an electroacoustic device for an inventive electroacoustic system
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an electroacoustic model of the electroacoustic device according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a logic circuit of a signal processing with the electroacoustic device according to FIG. 1 during a calibration
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a logic circuit of a signal processing device of the electroacoustic device according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electroacoustic device 10 for an inventive electroacoustic system 11.
  • the device 10 has an earpiece 12.
  • the earpiece 12 is adapted in shape to an individual auditory canal of a person not shown here.
  • at least one outer coating of the ear piece 12 may be formed elastically, whereby at least a partial adaptation of the surface of the ear piece 12 is made possible to the shape of an ear canal.
  • the earpiece 12 may be placed in an inner auricle shell and / or an auditory canal entrance. By means of the ear piece 12 of the ear canal is at least partially, ie partially or completely, occluded.
  • the device 10 has an external sound receiver 13.
  • the external sound receiver 13 is formed as an external microphone.
  • the external sound receiver 13 is directed away from an eardrum not shown here.
  • the external sound receiver 13 is directed outwardly for receiving an incoming signal, namely ambient acoustic noise.
  • the outer sound receiver 13 is arranged by way of example in the surface of the ear piece 12. The location of the outer sound receiver 13 allows the incoming signal to be all spatial contains monaural information. By means of the external sound receiver 13 incoming acoustic signals are converted into electrical signals.
  • the device 10 has an inner sound receiver 14.
  • the inner sound receiver 14 is formed as an inner microphone. If the earpiece 12 is inserted in an ear and / or an ear canal, the inner sound receiver 14 faces an eardrum not shown here.
  • the inner sound receiver 14 is directed inwardly for detecting a sound field in an ear canal portion of the device 10 and the earpiece 12 to the eardrum.
  • the inner sound receiver 14 is arranged by way of example in the surface of the ear piece 12. By means of the inner sound receiver 14 incoming acoustic signals are converted into electrical signals.
  • the device 10 has a sound generator 15.
  • the sound generator 15 is arranged in the region of the inner sound receiver 14.
  • the sound generator 15 faces an eardrum not shown here, when the earpiece 12 is inserted in an ear and / or an ear canal.
  • the sound generator 15 is arranged by way of example on the surface of the ear piece 12.
  • the sound generator 15 is directed inwardly to radiate the outgoing signal into the ear canal portion between the device 10 and the earpiece 12 and the eardrum.
  • the sound generator 15 is designed to convert an electrical signal into an acoustic signal.
  • the device 10 has a signal processing device 16.
  • the outer sound receiver 13, the inner sound receiver 14 and the sound transducer 15 are each connected to the signal processing device 16 by means of a line.
  • the signal processing device 16 is integrated in the ear piece 12 in this embodiment.
  • the signal processing device 16 may also be arranged outside the ear piece 12, for example in a housing for placing behind an ear or in an auricle.
  • the signal processing device 16 is embodied by way of example as a digital signal processing device 16.
  • the signal processing device 16 has analog-to-digital converters and digital-to-analog converters which are connected to electroacoustic transducers, in particular to the external sound receiver 13, the inner sound receiver 14 and the sound transducer 15.
  • the signal processing device 16 calculations, modifications and / or or making corrections with respect to a signal input to the external sound receiver 13 and a signal output from the sound generator 15.
  • the signal processing device 16 has a correction unit 17.
  • the correction unit 17 is a on the device 10 and the outer sound receiver Corrected 13 and / or modified incoming signal to produce an outgoing from the device 10 and the sound generator 15 signal.
  • the correction unit 17 has a first correction filter A and a second correction filter B.
  • the signal processing device 16 is connected by means of a line to an additional external signal source 18.
  • an additional external, in particular acoustic, signal of the signal processing device 16 can be fed.
  • the additional signal source may be formed as a consumer electronics, a music source and / or a communication device.
  • the device 10 or the earpiece 12 has a venting device 19.
  • the venting device 19 is formed in this embodiment as a ventilation duct.
  • the venting device 19 allows for a device used in an auditory canal 10 a pressure equalization.
  • An air volume of an ear canal portion between the earpiece 12 and the eardrum is connected by means of the venting device 19 with the environment outside the ear canal or the ear.
  • the inner sound receiver 14 allows for an at least partially occluded by means of the device 10 and the earpiece 12 ear canal an estimate of a received signal and / or an acoustic signal on the eardrum, in particular a frequency response to the eardrum due to any noise source.
  • This estimation can be made by assuming the mechanical-acoustic properties of the device 10 such that the frequency response at the position of the inner sound receiver 14 and the eardrum are the same.
  • the pressure on the eardrum is estimated by means of the pressure measured at the position of the inner sound receiver 14 using an electroacoustic model of the ear canal P.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electroacoustic model 20 of the electroacoustic device 10 according to FIG. 1.
  • the device 10 or the earpiece 12 according to FIG. 1 is modeled as a Norton and / or Thevenin equivalent electroacoustic velocity and / or pressure model , which is connected to the ear canal impedance as shown in FIG.
  • the source parameters are applied to an electroacoustic circuit model having a voltage source for the pressure or a current source for the velocity, an internal source impedance, the ear canal as a two-port and the eardrum as the terminating impedance of the circuit.
  • the source terms P s for the pressure, Q s for the speed and Z s for the impedance are by means of measurements the impulse responses induced by the sources when connected to different loads of known theoretical impedances. Therefore, these are assumed to be known and are part of the electroacoustic ear canal model P, which depends on the individual design of the device 10.
  • the abbreviation P L in FIG. 2 stands for the load pressure and the abbreviation Z L for the load impedance.
  • the load impedance Z L is determined by means of the pressure P E measured at the position of the inner sound receiver 14 and using the electroacoustic circuit model according to FIG. 2 with the following formula:
  • the source impedance Z S When the source impedance Z S , the load impedance of the ear canal Z L , in particular in a region from the device 10 or the earpiece 12 to the eardrum, and the pressure P E present in the interior of the auditory canal and / or a pressure-frequency response are known the particle velocity U E at the position of the inner sound receiver 14 using the load impedance Z L according to FIG and / or using the source impedance Z S according to certainly.
  • p is the air density and c is the speed of sound.
  • the filter B By means of the filter B, the acoustic properties of the ear canal, in particular in a region between the ear canal at least partially occluding device 10 and the eardrum end facing the earpiece 12, in the modification or correction by the signal processing means 16 and the correction unit 17 are taken into account ,
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a logic circuit 21 for signal processing with the electroacoustic device 10 according to FIG. 1 during a calibration.
  • the electroacoustic system 11, the device 10 or the earpiece 12 can be calibrated in situ, that is to say in the case of an at least partially occluded auditory canal.
  • the aim of the calibration is to obtain a predetermined pressure and / or frequency response on the eardrum using a calibration routine.
  • the filter A is determined.
  • a signal which originates from the device 10 or the sound generator 15 by modifying the incoming signal can be generated, which generates a target pressure and / or a target frequency response at the position of the inner sound receiver 14.
  • the pressure P E at the position of the inner sound receiver 14 corresponds to the target pressure ⁇ , ⁇ at the position of the inner sound receiver 14:
  • the pressure P E or the target pressure P TE at the position of the inner sound receiver 14 results from a noise source 22 due to an ambient noise signal.
  • the noise source 22 is outside the ear and causes ordinary ambient noise.
  • the acoustic signal emanating from the noise source 22 is divided into two sub-signals 23, 24 within the auditory canal and when the auditory canal is at least partially occluded by means of the device 10 or the earpiece 12.
  • the first sub-signal 23 is a transit signal.
  • the first part signal 23 is associated with a pressure frequency response and / or a passage pressure ⁇ ⁇ ⁇ , which is measured at the position of the inner sound receiver 14.
  • the second sub-signal 24 is a device output signal.
  • the second partial signal 24 is generated and emitted by the earpiece 12 in the direction of the eardrum by means of the sound generator 15.
  • the second partial signal 24 results from the signal arriving at the outer sound receiver 13, which is modified by means of the filtering by means of the first filter A and the second filter B and is subsequently emitted by means of the sound generator 15.
  • the second partial signal 24 is assigned an outgoing pressure frequency and / or an outgoing pressure P E p.
  • the passage pressure ⁇ ⁇ ⁇ and the outgoing pressure P E p by means of the sound receiver 13, 14 is measured.
  • the outgoing pressure P EP is not measurable independently of the passage pressure ⁇ ⁇ ⁇ , an overall frequency response and / or a total pressure P tot is introduced:
  • the total pressure P to t is set equal to the target pressure P T , E:
  • a correction filter A is calculated by means of the measured frequency responses and / or pressures P T and P tot as follows:
  • This first correction filter A is determined as part of an initial calibration.
  • a fine adjustment of the correction filter A can be performed.
  • a predetermined calibration signal is formed as white noise.
  • the calibration signal is output from the noise source 22.
  • the frequency response and / or the pressure P E is measured. Due to a deviation of the measured pressure P E from the target pressure P T, E , the correction filter A is adjusted accordingly.
  • the first correction filter A is iteratively adjusted in a deviation of the measured pressure P E of the target pressure ⁇ ⁇ , ⁇ until reaching a predetermined convergence criterion.
  • the target pressure ⁇ ⁇ , ⁇ at the position of the inner sound receiver 14 must be known. Furthermore, the frequency response must be generated and / or the pressure P D at the eardrum for a free ear canal and an at least partially occluded ear canal with an active and calibrated device 10 be the same. Accordingly, the pressure P D on the eardrum equals the target pressure P T, D on the eardrum:
  • D PT
  • D is hereby established a target model T to get ready to adjust the frequency response and / or the pressure at the eardrum as an individual assessment for each device 10 person using.
  • the frequency response and / or the target pressure P T , D on the eardrum is not determined or estimated. Instead, the target frequency response and / or the target pressure P T, E at the position of the inner sound receiver 14 at a free auditory canal is estimated.
  • an electro-acoustic circuit model which has a Thevenin pressure source model P s and a source impedance model Z s .
  • the source pressure P s is estimated by means of the frequency response measured at the outer sound receiver 13 and / or the pressure measured there, when an incoming signal is generated by the noise source 22.
  • the radiation of the source pressure P s into the auditory canal in the case of a free auditory canal is estimated by means of the radiation impedance Z RA D and the auditory canal impedance Z L.
  • the individual ear canal impedance Z L which depends on the respective person, is determined by means of the above-mentioned measurements and calculations. However, no individual measurements and / or determinations for the radiation impedance Z RAD are possible. Therefore, an estimated value is used based on a theoretical model and measurements with subjects, as described for example in the following document:
  • the calibration described above for determining the first correction filter A and the second correction filter B is carried out after each insertion of the device 10 or the earpiece 12 into the ear or the auditory canal.
  • changes due to a deviating position of the device 10 or the earpiece 12 in the auditory canal or at the ear are taken into account.
  • an acoustic transparency with a particularly high quality can be achieved.
  • the correction filters A and B remain unchanged according to this embodiment.
  • the first correction filter A is used to modify the incoming signal, thereby modifying the outgoing signal or outgoing pressure P E p.
  • the second correction filter B information about the transmission path from the position of the inner sound receiver to the eardrum is taken into account in the modification of the signal arriving at the device 10 or in the generation of the outgoing signal.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a logic circuit 25 having a signal processing device 16 of the electroacoustic device 10 according to FIG. 1.
  • an ambient noise is received as an incoming acoustic signal from the external sound receiver 13, converted into an incoming electrical signal and sent to the signal processing device 16.
  • the signal processing device 16 corrects and modifies the signal by means of the two correction filters A and B in order to match the frequency response and / or the pressure on the eardrum to the frequency response and / or the pressure at the eardrum adjust the free auditory canal.
  • the two correction filters A and B due to the two correction filters A and B the same frequency response and / or the same pressure on the eardrum is generated as in a free auditory canal.
  • Such acoustic transparency is made possible because the incoming signal on the outer sound receiver 13 contains all the direction information.
  • the transmission path from the inner auricle to the eardrum for both the free and the at least partially occluded ear canal is independent of the incoming signal direction or direction of sound.
  • an additional signal to an additional signal source 18 of the device 10 is supplied to the ambient noise, for example from the noise source 22 according to FIG. 3.
  • the additional signal source 18 is designed as a consumer electronics and / or as an additional sound receiver for the device 10.
  • the additional signal is used to convey information and / or supplement the incoming signal at the device 10.
  • the frequency response and / or the pressure on the eardrum due to the additional signal or the additional signal source 18 is modified in this embodiment by means of the previously determined correction filters A and / or B.
  • the additional signal is modified such that unwanted transmission effects of the ear canal in a region between an eardrum-facing end of the device 10 and the earpiece 12 and the eardrum are attenuated and / or avoided.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method for operating an electro-acoustic system (11), in which an electro-acoustic device (10) for occluding an ear canal is arranged on an ear, in which a signal processing device (16) for processing a signal incoming at the device (10) is used, and in which a correction unit (17) of the signal processing device (16) is used to modify the signal incoming at the device (10). In order to reduce, to avoid or to compensate for an interfering or undesired change in the perception of ambient noises during the use of an electro-acoustic device occluding the ear canal, the method is characterized in that, by means of the correction unit (17), a signal outgoing from the device (10) is generated in order to achieve acoustic transparency, in which, on the basis of the outgoing signal , a received signal is generated at the eardrum which is adapted so as to correspond to a free-ear received signal at the eardrum in the case of a free ear canal without the device (10).

Description

Verfahren zum Betreiben eines elektroakustischen Systems und ein  Method for operating an electroacoustic system and
elektroakustisches System  electroacoustic system
B e s c h r e i b u n g Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektroakustischen Systems bei dem eine elektroakustische Vorrichtung zum mindestens teilweisen Okkludieren eines Gehörganges mindestens teilweise an einem Ohr angeordnet wird, bei dem eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines bei der Vorrichtung eingehenden Signals verwendet wird, und bei dem mindestens eine Korrektureinheit der Signalverarbeitungseinrichtung zum Modifizieren des an der Vorrichtung eingehendes Signals bestimmt und/oder verwendet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektroakustisches System, das nach einem solchen Verfahren betrieben wird. The invention relates to a method for operating an electroacoustic system in which an electroacoustic device for at least partially occluding an ear canal is at least partially disposed on an ear, wherein a signal processing device is used for processing a signal arriving at the device, and wherein the at least one correction unit the signal processing device is determined and / or used for modifying the signal arriving at the device. Furthermore, the invention relates to an electroacoustic system, which is operated by such a method.
Ein derartiges Verfahren und ein derartiges elektroakustisches System sind aus der US 2014/0321657 A1 bekannt. Hiernach kann ein eingehendes akustisches Signal unter Berücksichtigung der akustischen Eigenschaften des Gehörganges in einem Bereich zwischen der den Gehörgang mindestens teilweise okkludierenden Vorrichtung und dem Trommelfell modifiziert werden. Such a method and such an electro-acoustic system are known from US 2014/0321657 A1. Hereinafter, an incoming acoustic signal can be modified taking into account the acoustic properties of the auditory canal in a region between the device at least partially occluding the ear canal and the eardrum.
Es ist bekannt, elektroakustische Systeme und/oder eine elektroakustische Vorrichtung, die ein Ohr und/oder einen Gehörgang mindestens teilweise oder vollständig okkludieren, ausfüllen, abschließen und/oder verschließen beispielsweise im Bereich der Unterhaltungselektronik und/oder Hörgeräte zu verwenden. Hierbei ist von Nachteil, dass die Okklusion des Gehörganges eine Änderung der Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen verursacht. Diese geänderte Wahrnehmung von, insbesondere natürlichen, Umgebungsgeräuschen kann eine Dämpfung, eine spektrale Modifizierung, eine Veränderung des Farbklanges, eine Veränderung des Klangspektrums und/oder eine Veränderung der räumlichen Wahrnehmung aufweisen. Besonders nachteilig ist, dass Umgebungsgeräusche bei einem mittels der elektroakustischen Vorrichtung mindestens teilweisen okkludierten Gehörganges nicht und/oder als unnatürlich wahrgenommen werden. Dies kann zu einer Gefährdung der die elektroakustische Vorrichtung nutzenden Person, insbesondere im Straßenverkehr, führen. Zudem kann das Tragen und/oder die Verwendung der elektroakustischen Vorrichtung als unangenehm empfunden werden. Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und ein elektroakustisches System der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine störende und/oder unerwünschte Änderung der Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen bei der Verwendung einer den Gehörgang mindestens teilweise okkludierenden elektroakustischen Vorrichtung reduziert, vermieden und/oder zumindest teilweise ausgeglichen wird. It is known electroacoustic systems and / or an electro-acoustic device, the ear and / or an ear canal at least partially or completely occlude, fill in, complete and / or seal, for example, in the field of consumer electronics and / or to use hearing aids. A disadvantage here is that the occlusion of the ear canal causes a change in the perception of ambient noise. This altered perception of, in particular natural, ambient noise may include attenuation, spectral modification, change in color tone, a change in the sound spectrum, and / or a change in spatial perception. It is particularly disadvantageous that ambient noises are not perceived and / or perceived as unnatural in an occluded auditory canal that is at least partially occluded by means of the electroacoustic device. This can lead to a danger to the person using the electroacoustic device, in particular in road traffic. In addition, the wearing and / or the use of the electro-acoustic device can be perceived as unpleasant. It is the object underlying the invention to develop such a method and an electro-acoustic system of the type mentioned above that a disturbing and / or undesirable change in the perception of ambient noise when using a the ear canal at least partially occluding electro-acoustic device reduces avoided and / or at least partially compensated.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels eines Verfahrens und eines elektroakustischen Systems der eingangs genannten Art gelöst, wobei mittels der mindestens einen Korrektureinheit ein von der Vorrichtung abgehendes Signal zum Erreichen einer akustischen Transparenz erzeugt wird, bei der aufgrund des abgehenden Signals am Trommelfell ein Empfangssignal erzeugt wird, das entsprechend einem Frei-Ohr-Empfangssignal am Trommelfell bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung angepasst ist. Hierbei ist von Vorteil, dass Umgebungsgeräusche trotz eines mindestens teilweise okkludierten Gehörganges in hinreichender Qualität wahrnehmbar sind. Insbesondere ermöglich das Verfahren und/oder das elektroakustische System eine Kontrolle, Steuerung und/oder Manipulierung der Empfangssignale, vorzugsweise einer Frequenzantwort, am Trommelfell. Hierdurch kann das elektroakustische System in einem akustischen Transparenz-Modus betrieben werden. Vorzugsweise wird die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen einer das elektroakustische System nutzenden Person aufgrund der akustischen Transparenz nicht, allenfalls geringfügig und/oder in einem nicht-störenden Maße gestört bzw. verändert. Vorzugsweise erfährt die das elektroakustische System nutzende Person eine Geräuschwahrnehmung, insbesondere annähernd, wie mit einem freien Gehörgang. Somit ermöglicht das Verfahren und/oder das elektroakustische System eine angenehmere, insbesondere natürliche, Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen bei einem teilweisen und/oder vollständig okkludierten Gehörgang. Hierbei kann das elektroakustische System eine Vielzahl von zusätzlichen Funktionen ermöglichen, beispielsweise in Verbindung mit einer Unterhaltungselektronik, mit einem Gehörschutz, mit einem Hörgerät und/oder mit einer Kommunikationsvorrichtung, insbesondere einem Mobiltelefon und/oder einem Smartphone. Insbesondere kann, vorzugsweise bei Bedarf, zusätzlich eine Hörhilfe bereitgestellt werden. Das am Trommelfell erzeugte Empfangssignal kann im Vergleich zum an der Vorrichtung eingehenden Signal verstärkt und/oder gedämpft werden. Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung die akustische Transparenz als eine perzeptive akustische Transparenz ausgebildet. Insbesondere bedeutet eine perzeptive und/oder akustische Transparenz, dass es keinen hörbaren Unterschied zu einem Frei-Ohr-Signal oder Frei-Ohr-Empfangssignal gibt. Somit kann eine perzeptive und/oder akustische Transparenz erreicht werden, ohne eine absolute physikalische Übereinstimmung des erzeugten Empfangssignals am Trommelfell mit einem Frei-Ohr- Empfangssignal bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung erreichen zu müssen. Vorzugsweise reicht es aus, wenn eine die Vorrichtung nutzende Person die Wahrnehmung hat, dass das mit der Vorrichtung erzeugte Empfangssignal in perzeptiver Hinsicht mit dem Frei-Ohr-Empfangssignal bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung übereinstimmt. The object underlying the invention is achieved by means of a method and an electroacoustic system of the type mentioned above, wherein by means of the at least one correction unit an outgoing signal from the device to achieve an acoustic transparency is generated in the due to the outgoing signal on the eardrum a received signal is generated, which is adapted according to a free-ear signal received at the eardrum at a free ear canal without the device. It is advantageous that ambient noise in spite of an at least partially occluded ear canal in sufficient quality are perceptible. In particular, the method and / or the electro-acoustic system makes it possible to control, control and / or manipulate the received signals, preferably a frequency response, on the eardrum. As a result, the electroacoustic system can be operated in an acoustic transparency mode. Preferably, the perception of ambient noise of a person using the electroacoustic system is not disturbed or changed at best, at least slightly and / or to a non-disturbing extent, due to the acoustic transparency. Preferably, the person using the electroacoustic system experiences a perception of noise, in particular approximately, as with a free auditory canal. Thus, the method and / or the electroacoustic system allows a more pleasant, in particular natural, perception of ambient noise in a partial and / or completely occluded ear canal. In this case, the electroacoustic system can enable a multiplicity of additional functions, for example in connection with consumer electronics, with hearing protection, with a hearing device and / or with a communication device, in particular a mobile telephone and / or a smartphone. In particular, a hearing aid may additionally be provided, preferably as needed. The received signal generated at the eardrum can be amplified and / or attenuated in comparison to the incoming signal at the device. In the context of the present application, the acoustic transparency is preferably designed as perceptual acoustic transparency. In particular, perceptual and / or acoustic transparency means that there is no audible difference to a free-ear signal or free-ear received signal. Thus, a perceptive and / or acoustic transparency can be achieved without having to achieve an absolute physical agreement of the generated received signal on the eardrum with a free-ear received signal at a free auditory canal without the device. Preferably, it is sufficient for a person using the device to have the perception that the received signal generated by the device is in perceptual coincidence with the free-ear received signal at a free auditory canal without the device.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Korrektureinheit einen ersten Korrekturfilter und einen zweiten Korrekturfilter auf. Der erste Korrekturfilter der Signalverarbeitungseinrichtung kann zum Erreichen der akustischen Transparenz bestimmt und/oder verwendet werden. Vorzugsweise wird der zweite Korrekturfilter der Signalverarbeitungseinrichtung zum Modifizieren des von der Vorrichtung abgehenden, insbesondere akustischen, Signals bestimmt und/oder verwendet. Insbesondere werden mittels des zweiten Korrekturfilters die akustischen Eigenschaften eines Gehörgangabschnittes von der Vorrichtung bis zu einem Trommelfell des Ohres berücksichtigt. Der erste Korrekturfilter und/oder der zweite Korrekturfilter können als, insbesondere digitale, elektrische Schaltungen ausbildet sein. Die Korrektureinheit, der erste Korrekturfilter und/oder der zweite Korrekturfilter können mindestens einen Analog-zu-Digital-Wandler und/oder mindestens einen Digital-zu-Analog-Wandler aufweisen. According to a further embodiment, the correction unit has a first correction filter and a second correction filter. The first correction filter of the signal processing device can be determined and / or used to achieve the acoustic transparency. The second correction filter of the signal processing device is preferably determined and / or used for modifying the signal, in particular the acoustic signal, which is emitted by the device. In particular, the acoustic properties of an ear canal section from the device to a eardrum of the ear are taken into account by means of the second correction filter. The first correction filter and / or the second correction filter can be designed as, in particular digital, electrical circuits. The correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter can have at least one analog-to-digital converter and / or at least one digital-to-analog converter.
Vorzugsweise ist ein erster Korrekturfilter der Korrektureinheit einem zweiten Korrekturfilter der Korrektureinheit vorgeschaltet. Insbesondere wird das eingehende Signal zunächst mittels des ersten Korrekturfilters zum Erreichen der akustischen Transparenz modifiziert. Nachfolgend wird das geänderte eingehende und/oder eingegangene Signal mittels des zweiten Korrekturfilters zum Ausfiltern von Übertragungseffekten im Bereich von der Vorrichtung bis zum Trommelfell aufgrund der mindestens teilweisen Okklusion des Gehörganges mittels der Vorrichtung modifiziert. Vorzugsweise wird mittels des von der Vorrichtung abgehenden, insbesondere akustischen, Signals ein Empfangssignal erzeugt, das dem Frei-Ohr- Empfangssignal bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung entspricht. Somit kann ein störender Einfluss der den Gehörgang mindestens teilweise okkludierenden Vorrichtung auf die Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen reduziert und/oder ausgeglichen werden. Insbesondere wird zur Erreichung der akustischen Transparenz aufgrund des abgehenden Signals im Bereich des Gehörgangabschnittes von der Vorrichtung bis zum Trommelfell ein Empfangssignal erzeugt, das entsprechend einem Frei-Ohr-Empfangssignal in diesem Bereich des Gehörgangabschnittes bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung angepasst ist und/oder diesem entspricht. Preferably, a first correction filter of the correction unit is connected upstream of a second correction filter of the correction unit. In particular, the incoming signal is first modified by means of the first correction filter to achieve the acoustic transparency. Subsequently, the changed incoming and / or received signal by means of the second correction filter for filtering out of transmission effects in the range from the device to the eardrum due to the at least partial occlusion of the ear canal by means of the device modified. Preferably, by means of the outgoing from the device, in particular acoustic signal, a received signal is generated, which corresponds to the free-ear received signal at a free auditory canal without the device. Thus, a disturbing influence of the ear canal at least partially occluding device on the perception of ambient noise can be reduced and / or compensated. In particular, to achieve the acoustic transparency due to the outgoing signal in the region of the ear canal portion of the device to the eardrum, a received signal is generated, which is adapted according to a free-ear signal received in this area of the ear canal section at a free ear canal without the device and / or this corresponds.
Gemäß einer Weiterbildung wird das eingehende, insbesondere akustische, Signal mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und von dem Trommelfell weg und nach außen gerichteten äußeren Schallempfängers als ein eingehendes elektrisches Signal der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt. Vorzugsweise wird mindestens ein zusätzliches externes akustisches und/oder elektrisches Signal der Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere mittels eines zusätzlichen äußeren Schallempfängers und/oder einer direkten Leitungsverbindung mit einer zusätzlichen externen Signalquelle, zugeführt. Insbesondere ist der äußere Schallempfänger und/oder der zusätzliche äußere Schallempfänger jeweils als ein Mikrofon ausgebildet. Das zusätzliche externe Signal kann mittels der Korrektureinheit ebenfalls modifiziert werden. According to a development, the incoming, in particular acoustic, signal is supplied to the signal processing device by means of an external sound receiver assigned to the device and directed away from the eardrum and outwards as an incoming electrical signal. Preferably, at least one additional external acoustic and / or electrical signal is supplied to the signal processing device, in particular by means of an additional external sound receiver and / or a direct line connection with an additional external signal source. In particular, the outer sound receiver and / or the additional outer sound receiver are each designed as a microphone. The additional external signal can also be modified by means of the correction unit.
Insbesondere ist mittels des elektroakustischen Systems eine negative Rückkopplungsschleife realisierbar. Vorzugsweise werden zur Realisierung der negativen Rückkopplungsschleife der äußere Schallempfänger und der zusätzliche äußere Schallempfänger verwendet. In particular, by means of the electroacoustic system, a negative feedback loop can be realized. Preferably, the external sound receiver and the additional external sound receiver are used to implement the negative feedback loop.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird vor der Verwendung des elektroakustischen Systems eine Kalibrierung durchgeführt. Insbesondere wird im Rahmen der Kalibrierung ein erster Korrekturfilter und/oder ein zweiter Korrekturfilter bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung nach jedem Einsetzen der Vorrichtung zum mindestens teilweisen Okkludieren des Gehörganges. Besonders bevorzugt wird die Kalibrierung mittels einer externen Schallquelle und/oder einer Kalibrierungssteuerung durchgeführt. Alternativ kann zunächst eine Startkalibrierung zum Bestimmen des ersten Korrekturfilters und des zweiten Korrekturfilters, insbesondere mittels einer externen Schallquelle, durchgeführt werden. Nach der erfolgten Startkalibrierung und einem erneuten Einsetzen der Vorrichtung zum mindestens teilweisen Okkludieren des Gehörganges wird im Rahmen einer Teilkalibrierung lediglich ein einziger Korrekturfilter, insbesondere der erste Korrekturfilter oder der zweite Korrekturfilter, neu kalibriert. Als externe Schallquelle zum Kalibrieren kann ein Kopfhörer dienen, der auf eine Ohrmuschel mit einer eingesetzten elektroakustischen Vorrichtung aufgesetzt wird. Insbesondere zum Erfassen der räumlichen Auflösung eines eingehenden Signals ist die Verwendung eines von außen auf das Ohr treffenden Signals von Vorteil. Die Kalibrierungssteuerung kann in der Vorrichtung, einem Ohrstück, einem Computer und/oder einem Smartphone sein. Insbesondere weist die Kalibrierungssteuerung einen Prozessor auf. Die Kalibrierungssteuerung kann mit der elektroakustischen Vorrichtung mittels eines Kabels, einer kabellosen Verbindung, einer Nahfeldkommunikation und/oder Bluetooth verbunden werden. In another embodiment, calibration is performed prior to using the electroacoustic system. In particular, a first correction filter and / or a second correction filter is determined as part of the calibration. Preferably, the calibration is performed after each insertion of the device for at least partial occlusion of the ear canal. Particularly preferably, the calibration is performed by means of an external sound source and / or a calibration control. Alternatively, initially a start calibration for determining the first correction filter and the second correction filter, in particular by means of an external sound source, can be performed. After the start calibration has been carried out and a renewed onset of the device for at least partially occluding the auditory canal, only a single correction filter, in particular the first correction filter or the second correction filter, is recalibrated within the scope of a partial calibration. As an external sound source for calibration, a headphone can be used, which is placed on an auricle with an inserted electro-acoustic device becomes. In particular for detecting the spatial resolution of an incoming signal, the use of a signal striking the outside of the ear is advantageous. The calibration control may be in the device, an ear piece, a computer and / or a smartphone. In particular, the calibration controller has a processor. The calibration controller may be connected to the electroacoustic device by means of a cable, a wireless connection, a near field communication and / or Bluetooth.
Vorzugsweise wird eine individuelle Kalibrierung für die jeweilige die Vorrichtung nutzende Person und/oder nach jedem Einsetzen der Vorrichtung in den Gehörgang durchgeführt. Insbesondere wird eine Kalibrierung und/oder Einstellung des ersten und/oder zweiten Korrekturfilters während des laufenden Betriebes durchgeführt. Hierdurch kann eine Nachjustierung realisiert werden. Vorzugsweise erfolgt eine Nachjustierung, sofern mindestens ein vorgegebener Auslöseparameter gegeben ist. Beispielsweise kann eine Nachjustierung zu vorgegebenen Zeiten oder in vorgegebenen Zeitabständen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Nachjustierung initialisiert werden, wenn mindestens ein vorgegebener und überwachter Auslöseparameter erreicht, unterschritten oder überschritten wird. Insbesondere wird die Korrektureinheit, der erste Korrekturfilter und/oder der zweite Korrekturfilter im laufenden Betrieb nachkalibriert und/oder nachgeführt. Somit kann eine kontinuierliche und/oder diskontinuierliche Kalibrierung, insbesondere in Verbindung mit einer Start- und/oder Erstkalibrierung, erfolgen. Vorzugsweise wird ein erster Korrekturfilter der Korrektureinheit auf der Basis eines ersten Modells und/oder ein zweiter Korrekturfilter der Korrektureinheit auf der Basis eines zweiten Modells bestimmt. Vorzugsweise basiert das erste Modell und/oder das zweite Modell auf dem Thevenin-Äquivalent und/oder dem Norton-Äquivalent. Diese Modelle sind bewährt und ermöglichen eine hinreichend genaue Abschätzung der relevanten Parameter. Preferably, an individual calibration is carried out for the respective person using the device and / or after each insertion of the device into the auditory canal. In particular, a calibration and / or adjustment of the first and / or second correction filter during operation is performed. As a result, a readjustment can be realized. Preferably, a readjustment takes place if at least one predetermined triggering parameter is given. For example, a readjustment can take place at predetermined times or at predetermined time intervals. Alternatively or additionally, a readjustment can be initialized if at least one predetermined and monitored triggering parameter is reached, undershot or exceeded. In particular, the correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter is recalibrated during operation and / or tracked. Thus, a continuous and / or discontinuous calibration, in particular in conjunction with a start and / or Erstkalibrierung occur. Preferably, a first correction filter of the correction unit is determined on the basis of a first model and / or a second correction filter of the correction unit on the basis of a second model. Preferably, the first model and / or the second model is based on the Thevenin equivalent and / or the Norton equivalent. These models are proven and allow a sufficiently accurate estimation of the relevant parameters.
Gemäß einer Weiterbildung setzt sich ein Gesamtdruck Ptot eines äußeren akustischen Signals innerhalb des mit der Vorrichtung mindestens teilweise okkludierten Gehörganges zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters A der Korrektureinheit aus zwei Teilen zusammen. Vorzugsweise ist ein erster Teil des Gesamtdrucks Ptot ein mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers gemessener Durchgangsdruck ΡΗτ- Der innere Schallempfänger kann als ein Mikrofon ausgebildet sein. Insbesondere ist der Durchgangsdruck ΡΗτ ein Schalldruck eines äußeren akustischen Signals nach dem Durchgang durch den mit der Vorrichtung mindestens teilweise okkludierten Gehörgang. Vorzugsweise ist ein zweiter Teil des Gesamtdruckes Ptot ein mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und dem Trommelfell zugewandten Schallerzeugers abgehender Druck PEp. Der Schallerzeuger kann als ein Lautsprecher und/oder Receiver ausgebildet sein. Es kann mindestens ein weiterer und/oder zusätzlicher Schallerzeuger vorgesehen sein. Der mindestens eine zusätzliche Schallerzeuger kann an einem dem Trommelfell zugwandten Ende oder einem von dem Trommelfell abgewandten Ende der Vorrichtung angeordnet sein. According to a further development, a total pressure P to t of an external acoustic signal within the auditory canal at least partially occluded with the device for determining a first correction filter A of the correction unit is composed of two parts. Preferably, a first part of the total pressure P to t is a passage pressure mittels Η τ measured by means of an inner sound receiver assigned to an eardrum and facing an eardrum of the ear. The inner sound receiver can be designed as a microphone. In particular, the passage pressure Ρ Η τ is a sound pressure of an external acoustic signal after passing through the ear canal at least partially occluded with the device. Preferably, a second part of the total pressure P to t is a sound generator associated with one of the apparatus and facing the eardrum outgoing pressure P E p. The sound generator can be designed as a loudspeaker and / or receiver. At least one additional and / or additional sound generator may be provided. The at least one additional sound generator may be arranged at an end which is attached to the eardrum or at an end of the device remote from the eardrum.
Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Druck eine Druckfrequenz zu verstehen. Insbesondere ergibt sich aufgrund einer Druckfrequenz einer Signalquelle, einer Geräuschquelle und/oder eines Schallerzeugers eine Druckfrequenzantwort an einem Schallempfänger und/oder einem Trommelfell. Preferably, in the context of the present invention, a pressure is understood to mean a pressure frequency. In particular, due to a print frequency of a signal source, a noise source and / or a sound generator, a print frequency response results at a sound receiver and / or an eardrum.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters A der Korrektureinheit ein Gesamtdruck Ptot eines äußeren akustischen Signals innerhalb des mit der Vorrichtung mindestens teilweise okkludierten Gehörganges mit einem zu erwartenden Zieldruck PT,E gleichgesetzt. Vorzugsweise wird der erste Korrekturfilter A unter Berücksichtigung eines mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers gemessenen Durchgangsdrucks ΡΗτ mit der folgenden Gleichung bestimmt: According to a further embodiment, for determining a first correction filter A of the correction unit, a total pressure P to t of an external acoustic signal within the auditory canal at least partially occluded with the device is equated with an expected target pressure P T , E. The first correction filter A is preferably determined by taking into account a throughput pressure Ρ Η τ measured by means of an inner sound receiver assigned by means of one of the devices and facing an eardrum of the ear with the following equation:
Ptot ~ PHT Ptot ~ PHT
Insbesondere wird nach einer Erstbestimmung eines ersten Korrekturfilters A der Korrektureinheit, insbesondere im Rahmen einer Kalibrierung, eine Feinjustierung des ersten Korrekturfilters A durchgeführt. Vorzugsweise wird mindestens ein vorgegebenes Kalibrierungssignal und/oder ein vorgegebenes Rauschen verwendet. Das Kalibrierungssignal kann als ein weißes Rauschen ausgebildet sein. Insbesondere wird bei der Feinjustierung ein mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers gemessener Druck PE mit einem Zieldruck PT,E an der Position des inneren Schallempfängers verglichen. Hierbei kann der erste Korrekturfilter A bei einer Abweichung des gemessenen Drucks PE von dem Zieldruck PT,E bis zum Erreichen eines vorgegebenen Konvergenzkriteriums iterativ angepasst werden. In particular, after a first determination of a first correction filter A of the correction unit, in particular as part of a calibration, a fine adjustment of the first correction filter A is performed. Preferably, at least one predetermined calibration signal and / or a predetermined noise is used. The calibration signal may be formed as a white noise. In particular, in the fine adjustment, a pressure P E measured by means of one of the apparatuses and associated with an eardrum of the ear facing the inner sound receiver is compared with a target pressure P T , E at the position of the inner sound receiver. In this case, the first correction filter A can be iteratively adjusted in the event of a deviation of the measured pressure P E from the target pressure P T , E until a predefined convergence criterion has been reached.
Vorzugsweise wird zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters A der Korrektureinheit ein mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers gemessener Druck PE mit einem zu erwartenden Zieldruck PT,E am inneren Schallempfänger gleichgesetzt, wobei der zu erwartende Zieldruck PT,E am inneren Schallempfänger als ein Druck am Ort des inneren Schallempfängers bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung abgeschätzt wird. Der bei einem freien Gehörgang zu erwartende Zieldruck PT,E am inneren Schallempfänger kann mittels eines elektroakustischen Modells, insbesondere mit einem Thevenin-Druckquellen-Modell und/oder einem Quellen-Impedanz-Modell, abgeschätzt werden. Vorzugsweise wird der zu erwartende Zieldruck PT,E am inneren Schallempfänger mittels eines Quellendrucks PS, einer Gehörgangs-Impedanz ZL und einer Strahlungs-Impedanz ZRAD abgeschätzt, insbesondere mit der folgenden Gleichung: Preferably, for determining a first correction filter A of the correction unit, a pressure P E measured by means of one of the device and facing an eardrum of the ear is equated with an expected target pressure P T, E at the inner sound receiver, the expected target pressure P T , E at the inner sound receiver is estimated as a pressure at the location of the inner sound receiver at a free auditory canal without the device. The expected at a free auditory canal target pressure P T, E at the inner sound receiver can be estimated by means of an electro-acoustic model, in particular with a Thevenin pressure source model and / or a source-impedance model. Preferably, the expected target pressure P T, E at the inner sound receiver is estimated by means of a source pressure P S , an auditory canal impedance Z L and a radiation impedance Z R A D , in particular with the following equation:
Gemäß einer Weiterbildung wird zum Bestimmen eines zweiten Korrekturfilters B der Korrektureinheit mittels eines der Vorrichtung zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers eine Abschätzung des akustischen Empfangssignals am Trommelfell durchgeführt. Insbesondere wird für die Abschätzung eine gleiche Frequenzantwort und/oder ein gleicher Druck an dem inneren Schallempfänger und am Trommelfell angenommen. Vorzugsweise wird der Druck am Trommelfell PD mittels des am inneren Schallempfänger gemessenen Drucks PE unter Verwendung eines elektroakustischen Modells des Gehörgangs abgeschätzt. According to a further development, an estimation of the acoustic received signal on the eardrum is carried out for determining a second correction filter B of the correction unit by means of an inner sound receiver assigned to the device and facing an eardrum of the ear. In particular, an equal frequency response and / or an equal pressure at the inner sound receiver and at the eardrum is assumed for the estimation. Preferably, the pressure at the eardrum P D is estimated by means of the pressure PE measured at the inner sound receiver using an electroacoustic model of the auditory canal.
Vorzugsweise wird ein Druck am Trommelfell PD mittels eines am inneren Schallempfänger gemessenen Drucks PE und mittels des Korrekturfilters B mit der folgenden Gleichung bestimmt: Preferably, a pressure at the eardrum P D is determined by means of a pressure P E measured at the inner sound receiver and by means of the correction filter B with the following equation:
PD = PE B P D = PE B
Somit lässt der der zweite Korrekturfilter B unter Kenntnis des Drucks am Trommelfell PD und des am inneren Schallempfänger gemessenen Drucks PE bestimmen. Das elektroakustische System mit der elektroakustischen Vorrichtung zum mindestens teilweisen Okkludieren eines Gehörganges, insbesondere zum Realisieren des erfindungsgemäßen Verfahrens, hat vorzugsweise die Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten eines bei der Vorrichtung eingehenden Signals. Hierbei weist die Signalverarbeitungseinrichtung mindestens eine Korrektureinheit zum Modifizieren des an der Vorrichtung eingehenden Signals auf. Des Weiteren dient die Korrektureinheit zum Bereitstellen und/oder Erzeugen eines von der Vorrichtung abgehenden Signals. Die Korrektureinheit hat einen ersten Korrekturfilter und einen zweiten Korrekturfilter, wobei der erste Korrekturfilter der Signalverarbeitungseinrichtung zum Erreichen einer akustischen Transparenz ausgebildet ist, bei der aufgrund des abgehenden Signals am Trommelfell ein Empfangssignal erzeugbar ist, das entsprechend einem Frei-Ohr- Empfangssignal am Trommelfell bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung angepasst ist. Vorzugsweise ist der zweite Korrekturfilter der Signalverarbeitungseinrichtung zum Modifizieren des von der Vorrichtung abgehenden, insbesondere akustischen, Signals ausgebildet. Von besonderem Vorteil ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Systems, insbesondere im Zusammenhang mit einem Gehörschutz, einem In-Ohr-Kopfhörer und/oder einem Hörgerät. Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das elektroakustische System kann in Verbindung mit einer Unterhaltungselektronik und/oder mit einer Kommunikationsvorrichtung, insbesondere einem Mobiltelefon und/oder einem Smartphone, verwendet werden. Insbesondere ist das Verfahren und/oder das elektroakustische System in einem bestehenden System und/oder einer bestehenden Vorrichtungen integriert, wie beispielsweise in einem Hörgerät, einem In-Ohr-Kopfhörer (engl. In-Ear-Headphone), einem Im-Ohr-Hörgerät, einem Hörgerät, einem Hinter-dem- Ohr-Gerät und/oder einer Kommunikationsvorrichtung. Ein externes und/oder zusätzliches, insbesondere akustisches, Signal kann mit einem Umgebungssignal eines Umgebungsgeräusches gemischt werden. Insbesondere erfolgt die Mischung nach der Anwendung des ersten Korrekturfilters auf das eingehende Signal und/oder das Umgebungssignal. Thus, the second correction filter B can be determined by knowing the pressure at the eardrum PD and the pressure P E measured at the inner sound receiver. The electroacoustic system with the electroacoustic device for at least partially occluding an auditory canal, in particular for realizing the method according to the invention, preferably has the signal processing device for processing a signal arriving at the device. In this case, the signal processing device has at least one correction unit for modifying the signal arriving at the device. Furthermore, the correction unit is used for providing and / or generating a signal that goes out of the device. The correction unit has a first correction filter and a second correction filter, wherein the first correction filter of the signal processing device is designed to achieve an acoustic transparency in which due to the outgoing signal at the eardrum, a received signal can be generated, corresponding to a free-ear signal received at the eardrum at a free ear canal without the device is adjusted. Preferably, the second correction filter of the signal processing device is designed to modify the outgoing of the device, in particular acoustic, signal. Of particular advantage is the use of a method according to the invention and / or an electroacoustic system according to the invention, in particular in connection with hearing protection, in-ear headphones and / or a hearing aid. The method according to the invention and / or the electroacoustic system can be used in conjunction with consumer electronics and / or with a communication device, in particular a mobile telephone and / or a smartphone. In particular, the method and / or electroacoustic system is integrated with an existing system and / or devices, such as a hearing aid, in-ear headphone, in-the-ear hearing aid , a hearing aid, a behind-the-ear device and / or a communication device. An external and / or additional, in particular acoustic, signal can be mixed with an environmental signal of ambient noise. In particular, the mixture is applied after the application of the first correction filter to the incoming signal and / or the ambient signal.
Die Signalverarbeitungseinrichtung kann in einem Im-Ohr-Gerät, einem Hinter-dem- Ohr-Gerät, einem Computer und/oder einer Kommunikationsvorrichtung, insbesondere in einem Mobiltelefon und/oder Smartphone, integriert sein. Vorzugsweise sind der innere Schallempfänger, der äußere Schallempfänger und/oder der Schallerzeuger mittels einer Leitung mit einem Im-Ohr-Gerät, einem Hinter-dem-Ohr-Gerät, einem Computer und/oder einer Kommunikationsvorrichtung, insbesondere in einem Mobiltelefon und/oder Smartphone, verbunden. The signal processing device can be integrated in an in-ear device, a behind-the-ear device, a computer and / or a communication device, in particular in a mobile telephone and / or smartphone. Preferably, the inner sound receiver, the outer sound receiver and / or the sound generator by means of a line with an in-ear device, a behind-the-ear device, a computer and / or a communication device, in particular in a mobile phone and / or smartphone , connected.
Die akustische Transparenz kann eine mindestens weitgehend für eine Person gewohnte Wahrnehmung von Umgebungsgeräuschen und/oder ein räumliches Hören bei einem teilweise okkludierten Gehörgang ermöglichen. The acoustic transparency may allow a perception of ambient sounds, which is familiar at least largely to a person, and / or a spatial hearing in a partially occluded auditory canal.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das elektroakustische System, die Korrektureinheit, der erste Korrekturfilter und/oder der zweite Korrekturfilter zum Abschwächen und/oder Unterdrücken einer Schallabstrahlung nach außen, insbesondere von der die Vorrichtung nutzenden Person und/oder dem Trommelfell weg, ausgebildet. According to a further embodiment, the electroacoustic system, the correction unit, the first correction filter and / or the second correction filter for attenuating and / or suppressing a sound radiation to the outside, in particular from the person using the device and / or the eardrum away formed.
Die elektroakustische Vorrichtung kann eine Entlüftungseinrichtung aufweisen. Die Entlüftungseinrichtung kann als ein Lüftungskanal ausgebildet sein, um bei einer in einen Gehörgang eingesetzten Vorrichtung einen Druckausgleich zu ermöglichen. Hierdurch kann der Tragekomfort weiter verbessert werden. Die Vorrichtung und/oder ein Ohrstück kann ein Luft-permeables Material aufweisen. Ein innerer Schallempfänger, ein äußerer Schallempfänger und/oder ein Schallerzeuger kann mindestens teilweise oder vollständig innerhalb der Entlüftungseinrichtung angeordnet sein. The electroacoustic device may comprise a venting device. The venting device can be designed as a ventilation duct in order to allow a pressure compensation in a device inserted into an auditory canal. As a result, the wearing comfort can be further improved. The device and / or an earpiece may comprise an air-permeable material. An internal sound receiver, an external sound receiver and / or a sound generator may be arranged at least partially or completely within the ventilation device.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektroakustischen Vorrichtung für ein erfindungsgemäßes elektroakustisches System, 1 is a schematic representation of an electroacoustic device for an inventive electroacoustic system,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektroakustisches Modells der elektroakustischen Vorrichtung gemäß Fig. 1 , FIG. 2 shows a schematic illustration of an electroacoustic model of the electroacoustic device according to FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung einer Signalverarbeitung mit der elektroakustischen Vorrichtung gemäß Fig. 1 während einer Kalibrierung, und 3 shows a schematic representation of a logic circuit of a signal processing with the electroacoustic device according to FIG. 1 during a calibration, and FIG
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung einer Signalverarbeitungseinrichtung der elektroakustischen Vorrichtung gemäß Fig. 1. 4 shows a schematic representation of a logic circuit of a signal processing device of the electroacoustic device according to FIG. 1.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektroakustischen Vorrichtung 10 für ein erfindungsgemäßes elektroakustisches System 11. Die Vorrichtung 10 hat ein Ohrstück 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ohrstück 12 hinsichtlich seiner Form an einen individuellen Gehörgang einer hier nicht näher dargestellten Person angepasst. Alternativ kann mindestens eine äußere Beschichtung des Ohrstückes 12 elastisch ausgebildet sein, wodurch mindestens eine teilweise Anpassung der Oberfläche des Ohrstückes 12 an die Form eines Gehörganges ermöglicht ist. Das Ohrstück 12 kann in einer inneren Ohrmuschelschale und/oder einem Gehörgangeingang angeordnet werden. Mittels des Ohrstückes 12 wird der Gehörgang mindestens teilweise, also teilweise oder vollständig, okkludiert. 1 shows a schematic representation of an electroacoustic device 10 for an inventive electroacoustic system 11. The device 10 has an earpiece 12. In this embodiment, the earpiece 12 is adapted in shape to an individual auditory canal of a person not shown here. Alternatively, at least one outer coating of the ear piece 12 may be formed elastically, whereby at least a partial adaptation of the surface of the ear piece 12 is made possible to the shape of an ear canal. The earpiece 12 may be placed in an inner auricle shell and / or an auditory canal entrance. By means of the ear piece 12 of the ear canal is at least partially, ie partially or completely, occluded.
Die Vorrichtung 10 hat einen äußeren Schallempfänger 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der äußere Schallempfänger 13 als ein äußeres Mikrofon ausgebildet. Wenn das Ohrstück 12 in einem Ohr und/oder einem Gehörgang eingesetzt ist, ist der äußere Schallempfänger 13 von einem hier nicht näher dargestellten Trommelfell weg gerichtet. Der äußere Schallempfänger 13 ist nach außen zum Empfangen eines eingehenden Signals, nämlich von akustischen Umgebungsgeräuschen, gerichtet. Hier ist der äußere Schallempfänger 13 beispielhaft in der Oberfläche des Ohrstückes 12 angeordnet. Die Lage des äußeren Schallempfängers 13 ermöglicht, dass das eingehende Signal alle räumlichen monoauralen Informationen enthält. Mittels des äußeren Schallempfängers 13 werden eingehende akustische Signale in elektrische Signale umgewandelt. The device 10 has an external sound receiver 13. In this embodiment, the external sound receiver 13 is formed as an external microphone. When the earpiece 12 is inserted in an ear and / or ear canal, the external sound receiver 13 is directed away from an eardrum not shown here. The external sound receiver 13 is directed outwardly for receiving an incoming signal, namely ambient acoustic noise. Here, the outer sound receiver 13 is arranged by way of example in the surface of the ear piece 12. The location of the outer sound receiver 13 allows the incoming signal to be all spatial contains monaural information. By means of the external sound receiver 13 incoming acoustic signals are converted into electrical signals.
Des Weiteren hat die Vorrichtung 10 einen inneren Schallempfänger 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der innere Schallempfänger 14 als ein inneres Mikrofon ausgebildet. Wenn das Ohrstück 12 in einem Ohr und/oder einem Gehörgang eingesetzt ist, ist der innere Schallempfänger 14 einem hier nicht näher dargestellten Trommelfell zugewandt. Der innere Schallempfänger 14 ist nach innen zum Erfassen eines Klangfeldes in einem Gehörgangabschnitt von der Vorrichtung 10 bzw. dem Ohrstück 12 bis zum Trommelfell gerichtet. Hier ist der innere Schallempfänger 14 beispielhaft in der Oberfläche des Ohrstückes 12 angeordnet. Mittels des inneren Schallempfängers 14 werden eingehende akustische Signale in elektrische Signale umgewandelt. Die Vorrichtung 10 weist einen Schallerzeuger 15 auf. Der Schallerzeuger 15 ist im Bereich des inneren Schallempfängers 14 angeordnet. Des Weiteren ist der Schallerzeuger 15 einem hier nicht näher dargestellten Trommelfell zugewandt, wenn das Ohrstück 12 in einem Ohr und/oder einem Gehörgang eingesetzt ist. Hier ist der Schallerzeuger 15 beispielhaft an der Oberfläche des Ohrstückes 12 angeordnet. Der Schallerzeuger 15 ist nach innen zum Abstrahlen des abgehenden Signals in den Gehörgangabschnitt zwischen der Vorrichtung 10 bzw. dem Ohrstück 12 und dem Trommelfell gerichtet. Der Schallerzeuger 15 ist zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein akustisches Signal ausgebildet. Die Vorrichtung 10 hat eine Signalverarbeitungseinrichtung 16. Der äußere Schallempfänger 13, der innere Schallempfänger 14 und der Schallwandler 15 sind jeweils mittels einer Leitung mit der Signalverarbeitungseinrichtung 16 verbunden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in das Ohrstück 12 integriert. Alternativ kann die Signalverarbeitungseinrichtung 16 auch außerhalb des Ohrstückes 12 angeordnet sein, beispielsweise in einem Gehäuse zum Anordnen hinter einem Ohr oder in einer Ohrmuschel. Hier ist die Signalverarbeitungseinrichtung 16 beispielhaft als eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung 16 ausgebildet. Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 weist Analog-Digital-Umsetzer und Digital-Analog- Umsetzer auf, die mit elektroakustischen Schallwandlern verbunden sind, insbesondere mit dem äußeren Schallempfänger 13, dem inneren Schallempfänger 14 und dem Schallwandler 15. Mittels der Signalverarbeitungseinrichtung 16 werden Berechnungen, Modifizierungen und/oder Korrekturen in Bezug auf ein an dem äußeren Schallempfänger 13 eingehendes Signal und ein von dem Schallerzeuger 15 abgehendes Signal durchgeführt. Furthermore, the device 10 has an inner sound receiver 14. In this embodiment, the inner sound receiver 14 is formed as an inner microphone. If the earpiece 12 is inserted in an ear and / or an ear canal, the inner sound receiver 14 faces an eardrum not shown here. The inner sound receiver 14 is directed inwardly for detecting a sound field in an ear canal portion of the device 10 and the earpiece 12 to the eardrum. Here, the inner sound receiver 14 is arranged by way of example in the surface of the ear piece 12. By means of the inner sound receiver 14 incoming acoustic signals are converted into electrical signals. The device 10 has a sound generator 15. The sound generator 15 is arranged in the region of the inner sound receiver 14. Furthermore, the sound generator 15 faces an eardrum not shown here, when the earpiece 12 is inserted in an ear and / or an ear canal. Here, the sound generator 15 is arranged by way of example on the surface of the ear piece 12. The sound generator 15 is directed inwardly to radiate the outgoing signal into the ear canal portion between the device 10 and the earpiece 12 and the eardrum. The sound generator 15 is designed to convert an electrical signal into an acoustic signal. The device 10 has a signal processing device 16. The outer sound receiver 13, the inner sound receiver 14 and the sound transducer 15 are each connected to the signal processing device 16 by means of a line. The signal processing device 16 is integrated in the ear piece 12 in this embodiment. Alternatively, the signal processing device 16 may also be arranged outside the ear piece 12, for example in a housing for placing behind an ear or in an auricle. Here, the signal processing device 16 is embodied by way of example as a digital signal processing device 16. The signal processing device 16 has analog-to-digital converters and digital-to-analog converters which are connected to electroacoustic transducers, in particular to the external sound receiver 13, the inner sound receiver 14 and the sound transducer 15. By means of the signal processing device 16, calculations, modifications and / or or making corrections with respect to a signal input to the external sound receiver 13 and a signal output from the sound generator 15.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 weist eine Korrektureinheit 17 auf. Mittels der Korrektureinheit 17 wird ein an der Vorrichtung 10 bzw. dem äußeren Schallempfänger 13 eingehendes Signal korrigiert und/oder modifiziert, um ein von der Vorrichtung 10 bzw. vom Schallerzeuger 15 abgehendes Signal zu erzeugen. Die Korrektureinheit 17 hat einen ersten Korrekturfilter A und einen zweiten Korrekturfilter B. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Signalverarbeitungseinrichtung 16 mittels einer Leitung mit einer zusätzlichen externen Signalquelle 18 verbunden. Mittels der zusätzlichen Signalquelle 18 ist ein zusätzliches externes, insbesondere akustisches, Signal der Signalverarbeitungseinrichtung 16 zuführbar. Die zusätzliche Signalquelle kann als eine Unterhaltungselektronik, eine Musikquelle und/oder eine Kommunikationsvorrichtung ausgebildet sein. The signal processing device 16 has a correction unit 17. By means of the correction unit 17 is a on the device 10 and the outer sound receiver Corrected 13 and / or modified incoming signal to produce an outgoing from the device 10 and the sound generator 15 signal. The correction unit 17 has a first correction filter A and a second correction filter B. In this exemplary embodiment, the signal processing device 16 is connected by means of a line to an additional external signal source 18. By means of the additional signal source 18, an additional external, in particular acoustic, signal of the signal processing device 16 can be fed. The additional signal source may be formed as a consumer electronics, a music source and / or a communication device.
Die Vorrichtung 10 bzw. das Ohrstück 12 hat eine Entlüftungseinrichtung 19. Die Entlüftungseinrichtung 19 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Lüftungskanal ausgebildet. Die Entlüftungseinrichtung 19 ermöglicht bei einer in einen Gehörgang eingesetzten Vorrichtung 10 einen Druckausgleich. Ein Luftvolumen eines Gehörgangabschnittes zwischen dem Ohrstück 12 und dem Trommelfell ist mittels der Entlüftungseinrichtung 19 mit der Umgebung außerhalb des Gehörganges bzw. des Ohres verbunden. Der innere Schallempfänger 14 ermöglicht bei einem mindestens teilweise mittels der Vorrichtung 10 bzw. dem Ohrstück 12 okkludierten Gehörganges eine Abschätzung eines Empfangssignals und/oder eines akustischen Signals am Trommelfell, insbesondere einer Frequenzantwort am Trommelfell aufgrund einer beliebigen Geräuschquelle. Diese Abschätzung kann erfolgen, indem die mechanisch-akustischen Eigenschaften der Vorrichtung 10 derart angenommen werden, dass die Frequenzantwort an der Position des inneren Schallempfängers 14 und dem Trommelfell gleich sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck am Trommelfell mittels des an der Position des inneren Schallempfängers 14 gemessenen Drucks unter Verwendung eines elektroakustischen Modells des Gehörganges P abgeschätzt. The device 10 or the earpiece 12 has a venting device 19. The venting device 19 is formed in this embodiment as a ventilation duct. The venting device 19 allows for a device used in an auditory canal 10 a pressure equalization. An air volume of an ear canal portion between the earpiece 12 and the eardrum is connected by means of the venting device 19 with the environment outside the ear canal or the ear. The inner sound receiver 14 allows for an at least partially occluded by means of the device 10 and the earpiece 12 ear canal an estimate of a received signal and / or an acoustic signal on the eardrum, in particular a frequency response to the eardrum due to any noise source. This estimation can be made by assuming the mechanical-acoustic properties of the device 10 such that the frequency response at the position of the inner sound receiver 14 and the eardrum are the same. In this embodiment, the pressure on the eardrum is estimated by means of the pressure measured at the position of the inner sound receiver 14 using an electroacoustic model of the ear canal P.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektroakustischen Modells 20 der elektroakustischen Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1. Die Vorrichtung 10 bzw. das Ohrstück 12 gemäß Fig. 1 wird als ein Norton- und/oder Thevenin-äquivalentes elektroakustisches Geschwindigkeits- und/oder Druckmodell modelliert, das mit der Gehörgangs-Impedanz gemäß der Darstellung in Figur 2 verbunden ist. FIG. 2 shows a schematic representation of an electroacoustic model 20 of the electroacoustic device 10 according to FIG. 1. The device 10 or the earpiece 12 according to FIG. 1 is modeled as a Norton and / or Thevenin equivalent electroacoustic velocity and / or pressure model , which is connected to the ear canal impedance as shown in FIG.
Die Quellenparameter werden auf ein elektroakustisches Schaltungsmodell angewendet, das eine Spannungsquelle für den Druck oder eine Stromquelle für die Geschwindigkeit, eine innere Quellenimpedanz, den Gehörgang als Zweitor und das Trommelfell als die Abschlussimpedanz der Schaltung aufweist. Die Quellterme Ps für den Druck, Qs für die Geschwindigkeit und Zs für die Impedanz sind mittels Messungen der Impulsantworten bestimmbar, die durch die Quellen induziert werden, wenn diese mit verschiedenen Lasten bekannter theoretischer Impedanzen verbunden werden. Daher werden diese als bekannt angenommen und sind Teil des elektroakustischen Gehörgang-Modells P, das von der individuellen Ausbildung der Vorrichtung 10 abhängig ist. Das Kürzel PL in der Figur 2 steht für den Lastdruck und das Kürzel ZL für die Lastimpedanz. The source parameters are applied to an electroacoustic circuit model having a voltage source for the pressure or a current source for the velocity, an internal source impedance, the ear canal as a two-port and the eardrum as the terminating impedance of the circuit. The source terms P s for the pressure, Q s for the speed and Z s for the impedance are by means of measurements the impulse responses induced by the sources when connected to different loads of known theoretical impedances. Therefore, these are assumed to be known and are part of the electroacoustic ear canal model P, which depends on the individual design of the device 10. The abbreviation P L in FIG. 2 stands for the load pressure and the abbreviation Z L for the load impedance.
Die Lastimpedanz ZL wird mittels des an der Position des inneren Schallempfängers 14 gemessenen Drucks PE und unter Verwendung des elektroakustischen Schaltungsmodells gemäß Fig. 2 mit der folgenden Formel bestimmt: The load impedance Z L is determined by means of the pressure P E measured at the position of the inner sound receiver 14 and using the electroacoustic circuit model according to FIG. 2 with the following formula:
Wenn die Quellenimpedanz ZS, die Lastimpedanz des Gehörganges ZL, insbesondere in einem Bereich von der Vorrichtung 10 bzw. dem Ohrstück 12 bis zu dem Trommelfell, und der im Inneren des Gehörganges vorhandene Druck PE und/oder eine Druckfrequenzantwort bekannt sind, wird die Teilchengeschwindigkeit UE an der Position des inneren Schallempfängers 14 unter Verwendung der Lastimpedanz ZL gemäß und/oder unter Verwendung der Quellenimpedanz ZS gemäß bestimmt. When the source impedance Z S , the load impedance of the ear canal Z L , in particular in a region from the device 10 or the earpiece 12 to the eardrum, and the pressure P E present in the interior of the auditory canal and / or a pressure-frequency response are known the particle velocity U E at the position of the inner sound receiver 14 using the load impedance Z L according to FIG and / or using the source impedance Z S according to certainly.
Die Beziehung eines Drucks am Trommelfell PD zum Druck PE an der Position des inneren Schallempfängers 14 ist gemäß der Energiedichte basierten Abschätzungsmethode gegeben, wie es beispielsweise in dem folgenden Dokument beschrieben ist: The relationship of a pressure at the eardrum P D to the pressure P E at the position of the inner sound receiver 14 is given according to the energy density based estimation method, as described for example in the following document:
M. Hiipakka, M. Karjalainen und V. Pulkki, „Estimating pressure at eardrum with pressure-velocity measurements from ear canal entrance", Application of Signal Processing to Audio and Acoustics, 2009. WASPAA '09. IEEE Workshop on., 2009. Der gemessene Druck PE an der Position des inneren Schallempfängers 1 und die abgeschätzte Teilchengeschwindigkeit UE werden genutzt, um die folgende Abschätzung zu erhalten: M. Hiipakka, M. Karjalainen and V. Pulkki, "Estimating pressure at eardrum with pressure-velocity measurements from the ear canal entrance", Application of Signal Processing to Audio and Acoustics, 2009. WASPAA '09, IEEE Workshop on., 2009. The measured pressure P E at the position of the inner sound receiver 1 and the estimated particle velocity U E are used to obtain the following estimate:
Hierbei ist p die Luftdichte und c die Schallgeschwindigkeit. Here, p is the air density and c is the speed of sound.
Das Verhältnis von PE zu PD wird in den linearen Filter B überführt, wodurch sich folgende Gleichung ergibt: The ratio of P E to P D is converted into the linear filter B, giving the following equation:
PD = PE B P D = P E B
Mittels des Filters B werden die akustischen Eigenschaften des Gehörganges, insbesondere in einem Bereich zwischen der den Gehörgang mindestens teilweise okkludierenden Vorrichtung 10 und dem dem Trommelfell zugewandten Ende des Ohrstücks 12, bei der Modifizierung bzw. Korrektur mittels der Signalverarbeitungseinrichtung 16 bzw. der Korrektureinheit 17 berücksichtigt. By means of the filter B, the acoustic properties of the ear canal, in particular in a region between the ear canal at least partially occluding device 10 and the eardrum end facing the earpiece 12, in the modification or correction by the signal processing means 16 and the correction unit 17 are taken into account ,
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung 21 einer Signalverarbeitung mit der elektroakustischen Vorrichtung 1 0 gemäß Fig. 1 während einer Kalibrierung. FIG. 3 shows a schematic representation of a logic circuit 21 for signal processing with the electroacoustic device 10 according to FIG. 1 during a calibration.
Das elektroakustische System 1 1 , die Vorrichtung 10 bzw. das Ohrstück 12 ist in-situ, also bei einem mindestens teilweise okkludierten Gehörgang, kalibrierbar. Ziel der Kalibrierung ist es, einen vorgegebenen Druck und/oder eine vorgegebene Frequenzantwort am Trommelfell unter Verwendung einer Kalibrierungsroutine zu erhalten. Hierzu wird der Filter A bestimmt. Mittels des Filters A ist ein durch Modifikation des eingehenden Signals von der Vorrichtung 10 bzw. dem Schallerzeuger 15 abgehendes Signal erzeugbar, das an der Position des inneren Schallempfängers 14 einen Zieldruck und/oder eine Zielfrequenzantwort erzeugt. The electroacoustic system 11, the device 10 or the earpiece 12 can be calibrated in situ, that is to say in the case of an at least partially occluded auditory canal. The aim of the calibration is to obtain a predetermined pressure and / or frequency response on the eardrum using a calibration routine. For this purpose, the filter A is determined. By means of the filter A, a signal which originates from the device 10 or the sound generator 15 by modifying the incoming signal can be generated, which generates a target pressure and / or a target frequency response at the position of the inner sound receiver 14.
Somit entspricht der Druck PE an der Position des inneren Schallempfängers 14 dem Zieldruck ΡΤ,Ε an der Position des inneren Schallempfängers 14: Thus, the pressure P E at the position of the inner sound receiver 14 corresponds to the target pressure ΡΤ, Ε at the position of the inner sound receiver 14:
PE = PT,E Der Druck PE bzw. der Zieldruck PT E an der Position des inneren Schallempfängers 14 ergibt sich aufgrund eines Umgebungsgeräuschsignals von einer Geräuschquelle 22. Die Geräuschquelle 22 liegt außerhalb des Ohres und verursacht übliche Umgebungsgeräusche. Wie gemäß der Figur 3 dargestellt wird das von der Geräuschquelle 22 ausgehende akustische Signal innerhalb des Gehörganges und bei einem mittels der Vorrichtung 10 bzw. dem Ohrstück 12 mindestens teilweise okkludierten Gehörgang in zwei Teilsignale 23, 24 aufgeteilt. P E = P T, E The pressure P E or the target pressure P TE at the position of the inner sound receiver 14 results from a noise source 22 due to an ambient noise signal. The noise source 22 is outside the ear and causes ordinary ambient noise. As shown in FIG. 3, the acoustic signal emanating from the noise source 22 is divided into two sub-signals 23, 24 within the auditory canal and when the auditory canal is at least partially occluded by means of the device 10 or the earpiece 12.
Das erste Teilsignal 23 ist ein Durchgangssignal. Dem ersten Teilsignal 23 ist eine Druckfrequenzantwort und/oder ein Durchgangsdruck ΡΗτ zugeordnet, der an der Position des inneren Schallempfängers 14 gemessen wird. Das zweite Teilsignal 24 ist ein Vorrichtungsabgabesignal. Das zweite Teilsignal 24 wird von dem Ohrstück 12 in Richtung des Trommelfells mittels des Schallerzeugers 15 erzeugt und abgegeben. Das zweite Teilsignal 24 ergibt sich durch das am äußeren Schallempfänger 13 eingehende Signal, das mittels der Filterung mittels des ersten Filters A und des zweiten Filters B modifiziert wird und anschließend mittels des Schallerzeugers 15 abgegeben wird. Dem zweiten Teilsignal 24 ist eine abgehende Druckfrequenz und/oder ein abgehender Druck PEp zugeordnet. The first sub-signal 23 is a transit signal. The first part signal 23 is associated with a pressure frequency response and / or a passage pressure Ρ Η τ, which is measured at the position of the inner sound receiver 14. The second sub-signal 24 is a device output signal. The second partial signal 24 is generated and emitted by the earpiece 12 in the direction of the eardrum by means of the sound generator 15. The second partial signal 24 results from the signal arriving at the outer sound receiver 13, which is modified by means of the filtering by means of the first filter A and the second filter B and is subsequently emitted by means of the sound generator 15. The second partial signal 24 is assigned an outgoing pressure frequency and / or an outgoing pressure P E p.
Zur Kalibrierung wird unter Verwendung der Geräuschquelle 22, das bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Kopfhörer ausgebildet ist, bei Nichtanwendung der Filter A und B der Durchgangsdruck ΡΗτ und der abgehende Druck PEp mittels der Schallempfänger 13, 14 gemessen. Da allerdings der abgehende Druck PEP nicht unabhängig vom Durchgangsdruck ΡΗτ messbar ist, wird eine Gesamtfrequenzantwort und/oder ein Gesamtdruck Ptot eingeführt: For calibration, using the noise source 22, which is designed as a headphone in this embodiment, when not using the filters A and B, the passage pressure Ρ Η τ and the outgoing pressure P E p by means of the sound receiver 13, 14 is measured. However, since the outgoing pressure P EP is not measurable independently of the passage pressure Ρ Η τ, an overall frequency response and / or a total pressure P tot is introduced:
Ptot— PEP + HT P tot- P EP + HT
Der Gesamtdruck Ptot wird unter Berücksichtigung des Korrekturfilters A mit dem Zieldruck PT,E gleichgesetzt: Taking into account the correction filter A, the total pressure P to t is set equal to the target pressure P T , E:
PT,E— PHT + PEpA— PHT + iPtot ~ PHT)A P T, E- P HT + P EpA-PHT + iPtot ~ P HT) A
Somit wird nach der vorstehend beschriebenen Erstbestimmung ein Korrekturfilter A mittels der gemessenen Frequenzantworten und/oder Drücke PT und Ptot wie folgt berechnet: Thus, after the first determination described above, a correction filter A is calculated by means of the measured frequency responses and / or pressures P T and P tot as follows:
Dieser erste Korrekturfilter A wird im Rahmen einer Erstkalibrierung bestimmt. This first correction filter A is determined as part of an initial calibration.
Anschließend kann eine Feinjustierung des Korrekturfilters A durchgeführt werden. Um die tatsächliche Frequenzantwort und/oder den Druck PE am inneren Schallempfänger 14 an den Zieldruck PT,E anzupassen, wird ein vorgegebenes Kalibrierungssignal verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Kalibrierungssignal als weißes Rauschen ausgebildet. Das Kalibrierungssignal wird von der Geräuschquelle 22 abgegeben. Mittels des inneren Schallempfängers 14 wird die Frequenzantwort und/oder der Druck PE gemessen. Aufgrund einer Abweichung des gemessenen Drucks PE von dem Zieldruck PT,E wird der Korrekturfilter A entsprechend angepasst. Der erste Korrekturfilter A wird bei einer Abweichung des gemessenen Drucks PE von dem Zieldruck ΡΤ,Ε bis zum Erreichen eines vorgegebenen Konvergenzkriteriums iterativ angepasst. Subsequently, a fine adjustment of the correction filter A can be performed. To the actual frequency response and / or the pressure P E at the inner sound receiver 14 to adjust E to the target pressure P T, is used a predetermined calibration signal. In this embodiment, the calibration signal is formed as white noise. The calibration signal is output from the noise source 22. By means of the inner sound receiver 14, the frequency response and / or the pressure P E is measured. Due to a deviation of the measured pressure P E from the target pressure P T, E , the correction filter A is adjusted accordingly. The first correction filter A is iteratively adjusted in a deviation of the measured pressure P E of the target pressure Ρ Τ, Ε until reaching a predetermined convergence criterion.
Für die Bestimmung des Korrekturfilters A bzw. zum Erreichen der akustischen Transparenz muss der Zieldruck ΡΤ,Ε an der Position des inneren Schallempfängers 14 bekannt sein. Des Weiteren muss die erzeugte Frequenzantwort und/oder der Druck PD am Trommelfell für einen freien Gehörgang und einen mindestens teilweise okkludierten Gehörgang mit einer aktiven und kalibrierten Vorrichtung 10 gleich sein. Demnach wird der Druck PD am Trommelfell dem Zieldruck PT,D am Trommelfell gleichgesetzt: For determining the correction filter A or for achieving the acoustic transparency, the target pressure Ρ Τ, Ε at the position of the inner sound receiver 14 must be known. Furthermore, the frequency response must be generated and / or the pressure P D at the eardrum for a free ear canal and an at least partially occluded ear canal with an active and calibrated device 10 be the same. Accordingly, the pressure P D on the eardrum equals the target pressure P T, D on the eardrum:
?D = PT,D Es wird ein Zielmodell T eingeführt, um die Frequenzantwort und/oder den Druck am Trommelfell als individuelle Abschätzung für die jeweils die Vorrichtung 10 benutzende Person bereit zu stellen. ? D = PT, D is hereby established a target model T to get ready to adjust the frequency response and / or the pressure at the eardrum as an individual assessment for each device 10 person using.
Hierbei wird jedoch nicht die Frequenzantwort und/oder der Zieldruck PT,D am Trommelfell bestimmt oder abgeschätzt. Stattdessen wird die Zielfrequenzantwort und/oder der Zieldruck PT,E an der Position des inneren Schallempfängers 14 bei einem freien Gehörgang abgeschätzt. In this case, however, the frequency response and / or the target pressure P T , D on the eardrum is not determined or estimated. Instead, the target frequency response and / or the target pressure P T, E at the position of the inner sound receiver 14 at a free auditory canal is estimated.
Hierfür wird ein elektroakustisches Schaltungsmodell verwendet, das ein Thevenin- Druckquellen-Modell Ps und ein Quellenimpedanz-Modell Zs aufweist. Der Quellendruck Ps wird mittels der am äußeren Schallempfänger 13 gemessenen Frequenzantwort und/oder dem dort gemessenen Druck abgeschätzt, wenn ein eingehendes Signal von der Geräuschquelle 22 erzeugt wird. Die Strahlung des Quellendrucks Ps in den Gehörgang im Falle eines freien Gehörganges wird mittels der Strahlungsimpedanz ZRAD und der Gehörgangsimpedanz ZL abgeschätzt. For this purpose, an electro-acoustic circuit model is used, which has a Thevenin pressure source model P s and a source impedance model Z s . The source pressure P s is estimated by means of the frequency response measured at the outer sound receiver 13 and / or the pressure measured there, when an incoming signal is generated by the noise source 22. The radiation of the source pressure P s into the auditory canal in the case of a free auditory canal is estimated by means of the radiation impedance Z RA D and the auditory canal impedance Z L.
Die von der jeweiligen Person abhängige, individuelle Gehörgangsimpedanz ZL wird mittels der vorstehend genannten Messungen und Berechnungen bestimmt. Allerdings sind keine individuellen Messungen und/oder Bestimmungen für die Strahlungsimpedanz ZRAD möglich. Daher wird ein abgeschätzter Wert verwendet, der auf einem theoretischen Modell und Messungen mit Versuchspersonen basiert, wie es beispielsweise in dem folgenden Dokument beschrieben ist: The individual ear canal impedance Z L , which depends on the respective person, is determined by means of the above-mentioned measurements and calculations. However, no individual measurements and / or determinations for the radiation impedance Z RAD are possible. Therefore, an estimated value is used based on a theoretical model and measurements with subjects, as described for example in the following document:
M. Hiipakka, T. Kinnari und V. Pulkki; „Estimating head-related transfer functions of human subjects from pressure— velocity measurements", The Journal of the Acoustical Society of America, 2012. M. Hiipakka, T. Kinnari and V. Pulkki; "Estimating head-related transfer functions of human subjects from pressure-velocity measurements", The Journal of the Acoustic Society of America, 2012.
Damit ergibt sich die Zielfrequenzantwort und/oder der Zieldruck PT,E an der Position des inneren Schallempfängers 14 bei einem freien Gehörgang wie folgt: This results in the target frequency response and / or the target pressure P T , E at the position of the inner sound receiver 14 with a free auditory canal as follows:
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die vorstehend beschrieben Kalibrierung zum Bestimmen des ersten Korrekturfilters A und des zweiten Korrekturfilters B nach jedem Einsetzen der Vorrichtung 10 bzw. des Ohrstücks 12 in das Ohr bzw. den Gehörgang durchgeführt. Hierdurch werden Veränderungen aufgrund einer abweichenden Lage der Vorrichtung 10 bzw. des Ohrstücks 12 in dem Gehörgang bzw. an dem Ohr berücksichtigt werden. Hierdurch ist eine akustische Transparenz mit einer besonders hohen Qualität erreichbar. Nach der Kalibrierung bzw. im normalen Betrieb der Vorrichtung 10 bzw. des Ohrstückes 12 verbleiben die Korrekturfilter A und B gemäß diesem Ausführungsbeispiel unverändert. Alternativ kann eine adaptive Nachführung und/oder Nachkalibrierung des Korrekturfilters A und/oder B, insbesondere während des normalen Betriebs, erfolgen. In this embodiment, the calibration described above for determining the first correction filter A and the second correction filter B is carried out after each insertion of the device 10 or the earpiece 12 into the ear or the auditory canal. As a result, changes due to a deviating position of the device 10 or the earpiece 12 in the auditory canal or at the ear are taken into account. As a result, an acoustic transparency with a particularly high quality can be achieved. After calibration or in normal operation of the device 10 or the ear piece 12, the correction filters A and B remain unchanged according to this embodiment. Alternatively, an adaptive tracking and / or recalibration of the correction filter A and / or B, in particular during normal operation, take place.
Nach der Kalibrierung wird der erste Korrekturfilter A zum Modifizieren des eingehenden Signals verwendet, wodurch das abgehende Signal bzw. der abgehende Druck PEp modifiziert wird. Mittels des zweiten Korrekturfilters B werden bei der Modifikation des an der Vorrichtung 10 eingehenden Signals bzw. bei der Erzeugung des abgehenden Signals Informationen über den Übertragungsweg von der Position des inneren Schallempfängers bis zum Trommelfell berücksichtigt. After calibration, the first correction filter A is used to modify the incoming signal, thereby modifying the outgoing signal or outgoing pressure P E p. By means of the second correction filter B, information about the transmission path from the position of the inner sound receiver to the eardrum is taken into account in the modification of the signal arriving at the device 10 or in the generation of the outgoing signal.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung 25 mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 16 der elektroakustischen Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1. FIG. 4 shows a schematic representation of a logic circuit 25 having a signal processing device 16 of the electroacoustic device 10 according to FIG. 1.
Im normalen Betrieb wird ein Umgebungsgeräusch als eingehendes akustisches Signal von dem äußeren Schallempfänger 13 aufgenommen, in ein eingehendes elektrisches Signal umgewandelt und an die Signalverarbeitungseinrichtung 16 geleitet. Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 korrigiert und modifiziert das Signal mittels der beiden Korrekturfilter A und B, um die Frequenzantwort und/oder den Druck am Trommelfell an die Frequenzantwort und/oder den Druck am Trommelfell bei einem freien Gehörgang anzupassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird aufgrund der beiden Korrekturfilter A und B die gleiche Frequenzantwort und/oder der gleiche Druck am Trommelfell erzeugt wie bei einem freien Gehörgang. Eine derartige akustische Transparenz ist ermöglicht, da das eingehende Signal am äußeren Schallempfänger 13 alle Richtungsinformationen enthält. Dagegen ist der Übertragungsweg von der inneren Ohrmuschel bis zum Trommelfell sowohl für den freien als auch den mindestens teilweise okkludierten Gehörgang unabhängig von der eingehenden Signalrichtung oder Schallrichtung. In normal operation, an ambient noise is received as an incoming acoustic signal from the external sound receiver 13, converted into an incoming electrical signal and sent to the signal processing device 16. The signal processing device 16 corrects and modifies the signal by means of the two correction filters A and B in order to match the frequency response and / or the pressure on the eardrum to the frequency response and / or the pressure at the eardrum adjust the free auditory canal. In this embodiment, due to the two correction filters A and B the same frequency response and / or the same pressure on the eardrum is generated as in a free auditory canal. Such acoustic transparency is made possible because the incoming signal on the outer sound receiver 13 contains all the direction information. In contrast, the transmission path from the inner auricle to the eardrum for both the free and the at least partially occluded ear canal is independent of the incoming signal direction or direction of sound.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 4 wird ein zu dem Umgebungsgeräusch, beispielsweise von der Geräuschquelle 22 gemäß Fig. 3, zusätzliches Signal einer zusätzlichen Signalquelle 18 der Vorrichtung 10 zugeführt. Beispielsweise ist die zusätzliche Signalquelle 18 als eine Unterhaltungselektronik und/oder als ein zusätzlicher Schallempfänger für die Vorrichtung 10 ausgebildet. Abhängig vom Zweck und/oder der Art der Signalquelle 18 wird das zusätzliche Signal zum Übermitteln von Information und/oder zum Ergänzen des an der Vorrichtung 10 eingehenden Signals genutzt. Die Frequenzantwort und/oder der Druck am Trommelfell aufgrund des zusätzlichen Signals bzw. der zusätzlichen Signalquelle 18 wird bei diesem Ausführungsbeispiel mittels der zuvor bestimmten Korrekturfilter A und/oder B modifiziert. Aufgrund einer Korrektur mittels des Korrekturfilters B wird das zusätzliche Signal derart modifiziert, dass unerwünschte Übermittlungseffekte des Gehörganges in einem Bereich zwischen einem dem Trommelfell zugewandten Ende der Vorrichtung 10 bzw. des Ohrstücks 12 und dem Trommelfell abgeschwächt und/oder vermieden werden. According to FIG. 1 and FIG. 4, an additional signal to an additional signal source 18 of the device 10 is supplied to the ambient noise, for example from the noise source 22 according to FIG. 3. For example, the additional signal source 18 is designed as a consumer electronics and / or as an additional sound receiver for the device 10. Depending on the purpose and / or the nature of the signal source 18, the additional signal is used to convey information and / or supplement the incoming signal at the device 10. The frequency response and / or the pressure on the eardrum due to the additional signal or the additional signal source 18 is modified in this embodiment by means of the previously determined correction filters A and / or B. Due to a correction by means of the correction filter B, the additional signal is modified such that unwanted transmission effects of the ear canal in a region between an eardrum-facing end of the device 10 and the earpiece 12 and the eardrum are attenuated and / or avoided.
B e z u q s z e i c h e n l i s t e : B eq u c ia l e s:
10 elektroakustische Vorrichtung 10 electroacoustic device
1 1 elektroakustisches System  1 1 electroacoustic system
12 Ohrstück  12 ear piece
13 äußerer Schallempfänger  13 outer sound receiver
14 innerer Schallempfänger  14 inner sound receiver
15 Schallerzeuger  15 sound generators
16 Signalverarbeitungseinrichtung  16 signal processing device
17 Korrektureinheit  17 correction unit
18 zusätzliche Signalquelle  18 additional signal source
19 Entlüftungseinrichtung  19 venting device
20 elektroakustisches Modell  20 electroacoustic model
21 logische Schaltung  21 logical circuit
22 Geräuschquelle  22 noise source
23 erstes Teilsignal  23 first partial signal
24 zweites Teilsignal  24 second partial signal
A erster Korrekturfilter A first correction filter
B zweiter Korrekturfilter  B second correction filter
P Gehörgangs-Modell  P ear canal model
T Zielmodell  T target model
Ps Quellendruck Ps source pressure
Qs Quellengeschwindigkeit  Q's source speed
Zs Quellenimpedanz Z s source impedance
zL Last- bzw. Gehörgangsimpedanz z L Load or ear canal impedance
PL Lastdruck  PL load pressure
PE Druck am inneren Schallempfänger  PE pressure on the inner sound receiver
uE Teilchengeschwindigkeit am inneren Schallempfängeru E particle velocity at the inner sound receiver
PD Druck am Trommelfell PD pressure on the eardrum
P Luftdichte  P air density
c Schallgeschwindigkeit c speed of sound
PT,D Zieldruck am Trommelfell  PT, D Target pressure on the eardrum
Ρτ,Ε Zieldruck am inneren Schallempfänger  Ρτ, Ε target pressure on the inner sound receiver
Ptot Gesamtdruck  Ptot total pressure
PHT Durchgangsdruck am inneren Schalldämpfer  PHT through pressure at the inner silencer
PEP abgehender Druck  PEP outgoing pressure
ZRAD Strahlungsimpedanz  ZRAD radiation impedance

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :  P a t e n t a n c e rs:
Verfahren zum Betreiben eines elektroakustischen Systems (11), bei dem eine elektroakustische Vorrichtung (10) zum mindestens teilweisen Okkludieren eines Gehörganges mindestens teilweise an einem Ohr angeordnet wird, bei dem eine Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Verarbeiten eines bei der Vorrichtung (10) eingehenden Signals verwendet wird, und bei dem mindestens eine Korrektureinheit (17) der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Modifizieren des an der Vorrichtung (10) eingehendes Signals bestimmt ist und/oder verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der mindestens einen Korrektureinheit (17) ein von der Vorrichtung (10) abgehendes Signal zum Erreichen einer akustischen Transparenz erzeugt wird, bei der aufgrund des abgehenden Signals am Trommelfell ein Empfangssignal erzeugt wird, das entsprechend einem Frei-Ohr-Empfangssignal am Trommelfell bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung (10) angepasst ist. Method for operating an electroacoustic system (11), in which an electroacoustic device (10) for at least partially occluding an auditory canal is arranged at least partially on an ear, wherein a signal processing device (16) for processing a signal arriving at the device (10) is used, and in which at least one correction unit (17) of the signal processing device (16) for modifying the device (10) incoming signal is determined and / or used, characterized in that by means of the at least one correction unit (17) one of the device (10) outgoing signal for achieving an acoustic transparency is generated in which due to the outgoing signal on the eardrum, a received signal is generated, which is adapted according to a free-ear signal received at the eardrum at a free auditory canal without the device (10) ,
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (17) einen ersten Korrekturfilter (A) und einen zweiten Korrekturfilter (B) aufweist, wobei der erste Korrekturfilter (A) der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Erreichen der akustischen Transparenz bestimmt und/oder verwendet wird, vorzugsweise wird der zweite Korrekturfilter (B) der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Modifizieren des von der Vorrichtung (10) abgehenden, insbesondere akustischen, Signals bestimmt und/oder verwendet, insbesondere werden mittels des zweiten Korrekturfilters (B) die akustischen Eigenschaften eines Gehörgangabschnittes von der Vorrichtung (10) bis zu einem Trommelfell des Ohres berücksichtigt. Method according to Claim 1, characterized in that the correction unit (17) has a first correction filter (A) and a second correction filter (B), wherein the first correction filter (A) of the signal processing device (16) determines and / or is preferably used, the second correction filter (B) of the signal processing device (16) for modifying the device (10) outgoing, in particular acoustic, signal is determined and / or used, in particular by means of the second correction filter (B) the acoustic properties of a Auditory canal portion of the device (10) taken up to a tympanic membrane of the ear.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Korrekturfilter (A) der Korrektureinheit (17) einem zweiten Korrekturfilter (B) der Korrektureinheit (17) vorgeschaltet ist, insbesondere wird das eingehende Signal zunächst mittels des ersten Korrekturfilters (A) zum Erreichen der akustischen Transparenz modifiziert und nachfolgend wird das geänderte eingehende Signal mittels des zweiten Korrekturfilters (B) zum Ausfiltern von Übertragungseffekten im Bereich von der Vorrichtung (10) bis zum Trommelfell aufgrund der mindestens teilweisen Okklusion des Gehörganges mittels der Vorrichtung (10) modifiziert, vorzugsweise wird mittels des von der Vorrichtung (10) abgehenden, insbesondere akustischen, Signals ein Empfangssignal erzeugt, das dem Frei-Ohr-Empfangssignal bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung (10) entspricht. A method according to claim 1 or 2, characterized in that a first correction filter (A) of the correction unit (17) is preceded by a second correction filter (B) of the correction unit (17), in particular the incoming signal is first by means of the first correction filter (A) for Achieving the acoustic transparency is modified and subsequently the modified incoming signal is modified by means of the second correction filter (B) for filtering out transmission effects in the area from the device (10) to the eardrum due to the at least partial occlusion of the auditory canal by means of the device (10), preferably is generated by the device (10) outgoing, in particular acoustic, signal, a received signal corresponding to the free-ear-received signal at a free auditory canal without the device (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingehende, insbesondere akustische, Signal mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und von dem Trommelfell weg und nach außen gerichteten äußeren Schallempfängers (13) als ein eingehendes elektrisches Signal der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zugeführt wird, vorzugsweise wird mindestens ein zusätzliches externes akustisches und/oder elektrisches Signal der Signalverarbeitungseinrichtung (16), insbesondere mittels eines zusätzlichen äußeren Schallempfängers und/oder einer direkten Leitungsverbindung mit einer zusätzlichen externen Signalquelle (18), zugeführt, besonders bevorzugt wird das zusätzliche externe Signal mittels der Korrektureinheit (17) modifiziert. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the incoming, in particular acoustic, signal by means of one of the device (10) associated and away from the eardrum and outwardly directed external sound receiver (13) is supplied as an incoming electrical signal to the signal processing means (16), preferably at least one additional external acoustic and / or electrical signal of the signal processing means (16 ), in particular by means of an additional external sound receiver and / or a direct line connection with an additional external signal source (18) supplied, particularly preferably the additional external signal is modified by means of the correction unit (17).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verwendung des elektroakustischen Systems (11) eine Kalibrierung durchgeführt wird, insbesondere wird im Rahmen der Kalibrierung ein erster Korrekturfilter (A) und/oder ein zweiter Korrekturfilter (B) bestimmt, vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung nach jedem Einsetzen der Vorrichtung (10) zum mindestens teilweisen Okkludieren des Gehörganges, besonders bevorzugt wird die Kalibrierung mittels einer externen Schallquelle (22) und/oder einer Kalibrierungssteuerung durchgeführt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before the use of the electroacoustic system (11) calibration is performed, in particular, a first correction filter (A) and / or a second correction filter (B) is determined, preferably carried out in the context of calibration the calibration after each insertion of the device (10) for at least partially occluding the ear canal, more preferably, the calibration is performed by means of an external sound source (22) and / or a calibration control.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Korrekturfilter (A) der Korrektureinheit (17) auf der Basis eines ersten Modells und/oder ein zweiter Korrekturfilter (B) der Korrektureinheit (17) auf der Basis eines zweiten Modells bestimmt wird, vorzugsweise basiert das erste Modell und/oder das zweite Modell auf dem Thevenin-Äquivalent und/oder dem Norton-Äquivalent. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first correction filter (A) of the correction unit (17) on the basis of a first model and / or a second correction filter (B) of the correction unit (17) is determined on the basis of a second model Preferably, the first model and / or the second model is based on the Thevenin equivalent and / or the Norton equivalent.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Gesamtdruck (Ptot) eines äußeren akustischen Signals innerhalb des mit der Vorrichtung (10) mindestens teilweise okkludierten Gehörganges zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters (A) der Korrektureinheit (17) aus zwei Teilen zusammensetzt, vorzugsweise ist ein erster Teil des Gesamtdrucks (Ptot) ein mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers (14) gemessener Durchgangsdruck (ΡΗτ) und/oder ist ein zweiter Teil des Gesamtdruckes (Ptot) ein mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und dem Trommelfell zugewandten Schallerzeugers (15) abgehender Druck (PEP). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a total pressure (P to t) of an external acoustic signal within the at least partially occluded auditory canal with the device (10) for determining a first correction filter (A) of the correction unit (17) consists of two Preferably, a first part of the total pressure (P to t) is a passage pressure (Ρ Η τ) measured by means of an internal sound receiver (14) assigned to an eardrum of the ear and / or is a second part of the Total pressure (Ptot) a by means of one of the device (10) associated and the eardrum facing sound generator (15) outgoing pressure (P EP ).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters (A) der Korrektureinheit (17) ein Gesamtdruck (Ptot) eines äußeren akustischen Signals innerhalb des mit der Vorrichtung (10) mindestens teilweise okkludierten Gehörganges mit einem zu erwartenden Zieldruck (PT E) gleichgesetzt wird, vorzugsweise wird der erste Korrekturfilter (A) unter Berücksichtigung eines mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers (14) gemessenen Durchgangsdrucks (ΡΗτ) mit der folgenden Gleichung bestimmt: Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining a first correction filter (A) of the correction unit (17) a total pressure (P to t) of an external acoustic signal within the at least partially occluded with the device (10) The auditory canal is equated with an expected target pressure (P TE ), preferably the first correction filter (A) is measured taking into account a throughput pressure (Ρ Η τ) assigned to one of the devices (10) and facing an eardrum of the ear. determined by the following equation:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erstbestimmung eines ersten Korrekturfilters (A) der Korrektureinheit (17), insbesondere im Rahmen einer Kalibrierung, eine Feinjustierung des ersten Korrekturfilters (A) durchgeführt wird, vorzugsweise wird mindestens ein vorgegebenes Kalibrierungssignal und/oder ein vorgegebenes Rauschen verwendet, insbesondere wird bei der Feinjustierung ein mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers (14) gemessener Druck (PE) mit einem Zieldruck (PT,E) verglichen, wobei der erste Korrekturfilter (A) bei einer Abweichung des gemessenen Drucks (PE) von dem Zieldruck (PT,E) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Konvergenzkriteriums iterativ angepasst wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after a first determination of a first correction filter (A) of the correction unit (17), in particular as part of a calibration, a fine adjustment of the first correction filter (A) is performed, preferably at least one predetermined calibration signal and In particular, during fine adjustment, a pressure (P E ) measured by means of an apparatus (10) and associated with an eardrum of the ear facing the inner sound receiver (14) is compared with a target pressure (P T , E) the first correction filter (A) is iteratively adjusted in the event of a deviation of the measured pressure (P E ) from the target pressure (P T , E) until a predetermined convergence criterion has been reached.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen eines ersten Korrekturfilters (A) der Korrektureinheit (17) ein mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers (14) gemessener Druck (PE) mit einem zu erwartenden Zieldruck (PT,E) am inneren Schallempfänger (14) gleichgesetzt wird, wobei der zu erwartende Zieldruck (ΡΤ,Ε) am inneren Schallempfänger (14) als ein Druck am Ort des inneren Schallempfängers (14) bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung (10) abgeschätzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining a first correction filter (A) of the correction unit (17) a pressure (P E ) measured by means of one of the device (10) and associated with an eardrum of the ear facing the inner sound receiver (14) is equated with an expected target pressure (P T, E) at the inner sound receiver (14), wherein the expected target pressure (ΡΤ, Ε) at the inner sound receiver (14) as a pressure at the location of the inner sound receiver (14) at a free Auditory canal without the device (10) is estimated.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erwartende Zieldruck (PT,E) am inneren Schallempfänger (14) mittels eines elektroakustischen Modells, insbesondere mit einem Thevenin-Druckquellen- Modell und/oder einem Quellen-Impedanz-Modell, abgeschätzt wird, vorzugsweise wird der zu erwartende Zieldruck (PT,E) am inneren Schallempfänger (14) mittels eines Quellendrucks (PS), einer Gehörgangsimpedanz (ZL) und einer Strahlungs-Impedanz (ZRAD) abgeschätzt, insbesondere mit der folgenden Gleichung: A method according to claim 10, characterized in that the expected target pressure (P T , E) at the inner sound receiver (14) by means of an electro-acoustic model, in particular with a Thevenin pressure source model and / or a source-impedance model is estimated Preferably, the expected target pressure (P T , E) at the inner sound receiver (14) is estimated by means of a source pressure (P S ), an auditory canal impedance (Z L ) and a radiation impedance (ZRAD), in particular with the following equation:
PT,E — PS Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen eines zweiten Korrekturfilters (B) der Korrektureinheit (17) mittels eines der Vorrichtung (10) zugeordneten und einem Trommelfell des Ohrs zugewandten inneren Schallempfängers (14) eine Abschätzung des akustischen Empfangssignals am Trommelfell durchgeführt wird, insbesondere wird für die Abschätzung eine gleiche Frequenzantwort und/oder ein gleicher Druck an dem inneren Schallempfänger (14) und am Trommelfell angenommen, vorzugsweise wird der Druck am Trommelfell (PD) mittels des am inneren Schallempfänger (14) gemessenen Drucks (PE) unter Verwendung eines elektroakustischen Modells des Gehörgangs abgeschätzt. P T, E - P S Method according to one of the preceding claims, characterized in that for determining a second correction filter (B) of the correction unit (17) by means of one of the device (10) associated and an eardrum of the ear facing inner sound receiver (14) an estimate of the acoustic received signal on the eardrum In particular, an equal frequency response and / or an equal pressure at the inner sound receiver (14) and at the eardrum is assumed for the estimation, preferably the pressure at the eardrum (P D) is determined by means of the pressure measured at the inner sound receiver (14) ( P E ) using an electroacoustic model of the ear canal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck am Trommelfell (PD) mittels eines am inneren Schallempfänger (14) gemessenen Drucks (PE) und mittels des Korrekturfilters (B) mit der folgenden Gleichung bestimmt wird: Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure at the eardrum (P D ) is determined by means of a pressure (P E ) measured at the inner sound receiver (14) and by means of the correction filter (B) with the following equation:
PD = PE ß P D = PE β
Elektroakustisches System mit einer elektroakustischen Vorrichtung (10) zum mindestens teilweisen Okkludieren eines Gehörganges eines Ohres, gekennzeichnet durch einen Betrieb mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche. An electroacoustic system having an electroacoustic device (10) for at least partially occluding an ear canal of an ear, characterized by an operation with a method according to any one of the preceding claims.
Elektroakustisches System mit einer elektroakustischen Vorrichtung (10) zum mindestens teilweisen Okkludieren eines Gehörganges, insbesondere zum Realisieren eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Verarbeiten eines bei der Vorrichtung (10) eingehenden Signals, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (16) mindestens einer Korrektureinheit (17) zum Modifizieren des an der Vorrichtung (10) eingehendes Signals und zum Bereitstellen eines von der Vorrichtung (10) abgehendes Signals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinheit (17) einen ersten Korrekturfilter (A) und einen zweiten Korrekturfilter (B) hat, wobei der erste Korrekturfilter (A) der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Erreichen einer akustischen Transparenz ausgebildet ist, bei der aufgrund des abgehenden Signals am Trommelfell ein Empfangssignal erzeugbar ist, das entsprechend einem Frei- Ohr-Empfangssignal am Trommelfell bei einem freien Gehörgang ohne die Vorrichtung (10) angepasst ist, vorzugsweise ist der zweite Korrekturfilter (B) der Signalverarbeitungseinrichtung (16) zum Modifizieren des von der Vorrichtung (10) abgehenden, insbesondere akustischen, Signals ausgebildet. An electroacoustic system having an electroacoustic device (10) for at least partially occluding an ear canal, in particular for realizing a method according to one of claims 1 to 13, comprising signal processing means (16) for processing a signal arriving at the device (10), the signal processing means (16) at least one correction unit (17) for modifying the signal arriving at the device (10) and for providing a signal leaving the device (10), characterized in that the correction unit (17) comprises a first correction filter (A) and a second correction filter (B), wherein the first correction filter (A) of the signal processing device (16) is designed to achieve an acoustic transparency, in which due to the outgoing signal on the eardrum, a received signal can be generated, which corresponds to a free-ear received signal am Eardrum with a free Gehö is adapted without the device (10), preferably the second correction filter (B) of the signal processing device (16) for modifying the device (10) outgoing, in particular acoustic, signal is formed.
16. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder eines elektroakustischen Systems (11) nach Anspruch 14 oder 15, insbesondere im Zusammenhang mit einem Gehörschutz, einem In-Ear- Kopfhörer und/oder einem Hörgerät. 16. Use of a method according to any one of claims 1 to 13 and / or an electro-acoustic system (11) according to claim 14 or 15, in particular in connection with an ear protection, an in-ear headphones and / or a hearing aid.
EP16712305.8A 2015-03-26 2016-03-22 Method for operating an electro-acoustic system and electro-acoustic system Active EP3275211B1 (en)

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