EP3373601A1 - Verfahren zur frequenzverzerrung eines audiosignals sowie ein hörgerät zum ausführen dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zur frequenzverzerrung eines audiosignals sowie ein hörgerät zum ausführen dieses verfahrens Download PDF

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EP3373601A1
EP3373601A1 EP18154220.0A EP18154220A EP3373601A1 EP 3373601 A1 EP3373601 A1 EP 3373601A1 EP 18154220 A EP18154220 A EP 18154220A EP 3373601 A1 EP3373601 A1 EP 3373601A1
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EP
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frequency
signal
frequency band
band
distortion
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EP18154220.0A
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Tobias Daniel Rosenkranz
Tobias Wurzbacher
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Sivantos Pte Ltd
Original Assignee
Sivantos Pte Ltd
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for frequency distortion of an audio signal, wherein a different distortion of the frequencies is applied to different signal components of the audio signal and thereby a frequency-distorted signal is generated.
  • the acoustic feedback can occur here when an output sound signal generated by the acoustic system partially couples into an input transducer of the acoustic system, which is provided for receiving the sound signal of the environment and for the corresponding generation of an electrical input signal.
  • Signal components of the output sound signal can be electrically amplified in this case again by the acoustic system, so that in the output sound signal noise is formed, which can completely superimpose possible useful signals in the sound signal of the environment to their inaudibility.
  • a suppression or compensation of acoustic feedback is often provided.
  • Such compensation is often done by means of an adaptive filter, which is the input amplified amplified output signal from which the output sound signal is generated, supplied as input. From this, a compensation signal is generated, which is supplied to the still unamplified input signal for compensation of the feedback.
  • the control of the adaptive filter This is usually done via an error signal, which is formed from the difference between the input signal and the compensation signal.
  • the amplified output signal in the acoustic system is often subjected to a frequency distortion, whereby the output signal from the input signal is decorrelated, so that an occurrence of the described signal cancellation can be largely avoided.
  • the frequency distortion is usually applied only to a specific frequency range of the amplified signal, for which the latter is filtered at a given pitch frequency into a signal component to be distorted and a signal component that is not to be distorted.
  • the pitch frequency is usually adapted to a determined acoustic feedback.
  • the implementation of the pitch frequency is usually done via high-pass and low-pass filters, which lead to additional latency in the acoustic system.
  • the EP 2 244 491 B2 refers to a method for operating a hearing aid, which provides the division of an input signal into a high and a low-frequency signal component, wherein a frequency distortion is applied to the high-frequency signal component.
  • a cutoff frequency for the division into the high and the low-frequency signal component is determined by means of an analysis of the input signal such that artifacts in an output signal, which is formed on the basis of the low-frequency and the frequency-distorted high-frequency signal component, are reduced as far as possible.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for frequency distortion of an audio signal, which should minimize the latency as possible while suppressing the formation of artifacts as possible.
  • the above object is achieved by a method for frequency distortion of an audio signal, wherein the audio signal in a plurality of is divided by two adjacent frequency bands each, a band limit frequency is determined, based on the audio signal (directly or indirectly) a first frequency band and lying directly above the first frequency band second frequency band are determined, and wherein on signal components in the first frequency band a different distortion of the frequencies is applied than to signal components in the second frequency band.
  • a frequency-distorted signal is generated.
  • the frequency-distorted signal is given in the frequency domain.
  • an audio signal generally comprises an electrical signal whose waveform can serve as a carrier for acoustic information, and which can be converted into a corresponding sound signal by a suitable output transducer.
  • the division of the audio signal into a plurality of predetermined frequency bands takes place here, for example, by means of a filter bank.
  • the specification of the individual frequency bands, in particular the band characteristics of the individual frequency bands, such as the respective center frequency and / or bandwidth, takes place here, for example, by a higher-level application in which the audio signal is used.
  • the higher-level application is given for example by a signal processing process in a hearing aid.
  • the specification of the individual frequency bands is carried out in particular based on the requirements for the frequency-band-wise signal processing in the hearing aid.
  • Two frequency bands are to be regarded as immediately adjacent, in particular, if no further characteristic frequency of another frequency band is located between the two characteristic frequencies, which each define the position of a frequency band in the frequency domain.
  • a center frequency of a frequency band or a maximum frequency of the magnitude frequency response is used as such a characteristic frequency.
  • the band limit frequency of two directly adjacent frequency bands is preferably to be determined such that information about the filter behavior of each of the two relevant frequency bands is provided in the frequency range in which the two respective frequency bands are adjacent, ie in particular in a possible overlap region.
  • the band limit frequency is determined as the frequency for which the two immediately adjacent frequency bands have the same magnitude frequency response, or as the arithmetic or geometric mean between the characteristic frequencies determining the two immediately adjacent frequency bands.
  • a (first) target frequency is first determined based on the audio signal, which indicates a desired boundary between two frequency ranges with different distortion. Based on this target frequency, the first and second frequency band are then determined indirectly. Since the target frequency is derived from properties of the audio signal, this target frequency coincides exactly in exceptional cases with one of the band limit frequencies. In general, it is more or less spaced from the next band limit frequency.
  • the first target frequency is determined in particular in the framework of the higher-level application of the audio signal, for example in the case of a signal processing process in a hearing aid as a function of a requirement occurring in the hearing aid frequency distorted signals in a particular frequency range.
  • the first target frequency is preferably determined such that it meets the requirements of the desired frequency distortion of the audio signal by the higher-level application particularly well, so that in particular the first target frequency for the parent application of the audio signal in terms of frequency distortion represents a critical value, at which suitably a change of the frequency distortion of the audio signal has to be preferred.
  • such a critical frequency for the frequency distortion is given, for example, by a signal to be suppressed acoustic feedback on the hearing aid, which is preferably carried out in the smallest possible frequency range, wherein in the context of the suppression of the acoustic feedback, a frequency distortion is applied.
  • the critical frequency in this case, for example, the minimum frequency is selected for which suppression of acoustic feedback is required to ensure an overall gain of less than one in the closed loop formed by the acoustic feedback path and the signal processing.
  • the determination of the first frequency band and the second frequency band immediately above the first frequency band preferably takes place solely on the basis of the first target frequency, for example by selecting those immediately adjacent frequency bands as the first frequency band and immediately above the second frequency band whose band limit frequency is in particular directly below the first target frequency ie, in particular between the first target frequency and the lower band limit frequency at which the first frequency band and the second frequency band are adjacent, no further band limit frequency of other frequency bands is more.
  • additional parameters are used in addition to the first target frequency. For example, the respective signal components in the individual frequency bands are taken into account, and thus only those frequency bands are permitted as the first frequency band and second frequency band, for the signal components, a predetermined maximum level is not exceeded.
  • the first target frequency is defined as a maximum critical frequency with regard to the frequency distortion
  • the signal levels are taken into consideration, for example, such that two adjacent frequency bands are determined with a band limit frequency below the first target frequency, the signal components of which do not exceed the specified maximum level.
  • further signal processing steps take place, For example, a frequency band-specific amplification of the signal components guided in the individual frequency bands.
  • the signal components in the first frequency band or in the second frequency band to which the mutually different distortion of frequencies is to be applied are not necessarily identical to the signal components of the audio signal during the division into the individual frequency bands.
  • further signal processing steps may also be connected downstream of the frequency distortion.
  • the respective distortion of the frequencies is not limited to the signal components of the first frequency band or of the second frequency band, but may also extend to further, further from the band limit frequency between the first frequency band and the second frequency band located frequency bands.
  • the "different frequency distortion" of the signal components in the first or second frequency band includes in particular the case that the signal components in one of these two frequency bands (and optionally the associated other frequency bands) is not distorted, so the output frequency of this frequency band or of these frequency bands corresponds to the respective input frequency.
  • the first frequency band which is determined is that frequency band whose upper band limit frequency is formed by the band limit frequency which is in particular directly below the first target frequency.
  • Most common implementations of dividing an audio signal into a plurality of predetermined frequency bands are designed such that the resulting frequency bands each have a magnitude frequency response with a defined maximum and / or without local minima.
  • the range between the two band limit frequencies to the immediately adjacent frequency bands will be indicated as the range of the frequency band in which the magnitude frequency response usually has its maximum and / or the magnitude frequency response is greater than beyond one of the band limit frequencies.
  • This area is now identified in particular as the core area of the frequency band.
  • the proposed determination of the first frequency band as the frequency band whose upper band limit frequency is formed by the immediately below the first target frequency band limit frequency, it is achieved that for the described embodiment of the frequency bands, the first target frequency is in the core region of the second frequency band.
  • the said selection and the associated classification of the first target frequency in the core area of the second frequency band can be performed by a corresponding frequency Frequency distortion of the second frequency band are advantageously achieved in the invention, that this desired minimum property of the first target frequency is taken into account in each case.
  • the first and second frequency bands are determined based on the audio signal instead of the first frequency band determines a different third frequency band.
  • a different distortion of the frequencies is applied to signal components in this third frequency band than to signal components in a frequency band immediately adjacent (in particular immediately above) the third frequency band.
  • a second target frequency is first determined based on the audio signal instead of the first target frequency. On the basis of this target frequency, the third frequency band is then determined indirectly.
  • the second target frequency does not usually coincide with one of the band limit frequencies, but is more or less regularly spaced from the next band limit frequency.
  • the determination of the third frequency band (and optionally also the determination of the second target frequency) is carried out in this case in particular by a current, periodic or event-controlled updating in the context of the higher-level application for the audio signal.
  • the distortion of frequencies of signal components in the third frequency band or the immediately adjacent frequency band is carried out in particular analogous to the above-described form of distortion of the frequencies of signal components in the first and second frequency band. In other words, the boundary between two frequency ranges different in frequency distortion is shifted in response to the audio signal by switching frequency bands between different types of frequency distortion.
  • a distortion of the frequencies initially set as described above with respect to the signal components in the first frequency band and in the second frequency band can be achieved by merely shifting the application range to the third frequency band and the frequency band immediately above the third frequency band.
  • the adaptation of the distortion of frequencies to the second target frequency which in the manner to be assigned to a different frequency band and thus to a different band limit frequency than the first target frequency, makes it possible to respond to changing requirements to respond to the frequency distortion of the audio signal in the parent application, so for example, to changes in a suppressible feedback in the signal processing in a hearing aid.
  • the second target frequency is preferably checked whether the second target frequency lies directly above the upper limiting frequency of another frequency band different from the first frequency band, the further frequency band being determined as the third frequency band as a function of this check, and a different distortion being applied to the signal components in the third frequency band the frequencies is applied as to the signal components of the frequency band immediately above the third frequency band.
  • the second target frequency is assigned to the third frequency band in such a way that the core region of the frequency band immediately above the third frequency band comprises the second target frequency. This is particularly advantageous when the second target frequency is determined based on the audio signal according to the requirements of the parent application as a minimum frequency for a desired frequency distortion.
  • the classification of the second target frequency in the core region of the frequency band immediately above the third frequency band and the corresponding application of the desired frequency distortion at least on said frequency band and optionally on other frequency bands above and excluding the third frequency band then takes this minimum property of the second target frequency into account.
  • the distortion of frequencies is in each case given by a shift by a constant amount across the frequency and / or a time-dependent modulated frequency value.
  • the time-dependent modulated frequency value is constant over the frequency.
  • a distortion of frequencies to be applied to the signal components of the first frequency band in different ways than to the signal components of the second frequency band is then achieved in particular by a difference in the constant amount.
  • the amount of frequency shift within the scope of the invention should also be zero so that the relevant frequencies are not effectively shifted.
  • the frequency distortion is correlated in the frequency domain with a time-dependent phase modification of the frequency-distorted signal component.
  • the signal component which is respectively guided in the affected frequency bands is in particular multiplied by a complex-valued pointer e i ⁇ t , whereby the frequency distortion is achieved.
  • the quantity ⁇ here denotes the magnitude of the frequency distortion for the respective frequency band.
  • the quantity t denotes the time. If ⁇ is the same for several frequency bands, this equals a constant frequency shift of these frequency bands.
  • a change in the frequency distortion to be applied to the signal component in a frequency band is always carried out in such a way that the phase of the frequency-distorted signal component does not jump or jump only in an extent that falls below a limit value (ie changes abruptly) as a result of this change in frequency distortion.
  • the change in the frequency distortion is carried out only at a zero crossing or in a predetermined environment of a zero crossing of the phase modification correlated with the distortion. The change of the frequency distortion thus takes place only when the above-described pointer e i ⁇ t the phase modification is on or in the vicinity of the real axis of the complex number plane (ie for ⁇ ⁇ t ⁇ 0.2 ⁇ , 4 ⁇ .... and e i ⁇ t ⁇ 1).
  • a change of a distortion to be applied to the signal components in a frequency band is here in particular a change such that, as a result of an updating of the first target frequency toward a second target frequency for signal components of frequency bands whose core region is in each case at least partially between the first target frequency and the second target frequency, the distortion of frequencies to be used changes.
  • the change may also consist in a complete switching on or off of a frequency distortion for one or more frequency bands.
  • the deactivation of the frequency distortion is expressed numerically in that the pointer e i ⁇ t presenting the frequency distortion changes into a phase modification term of the value 1. This transition would be known to result in audible artifacts when the pointer e i ⁇ t at the time of switching off has a significantly different from 1 value.
  • the switching off of the frequency distortion in the advantageous embodiment of the invention is permitted only at times when the amount of product term ⁇ t representing the phase modification falls below a predetermined limit of eg ⁇ / 8 or even ⁇ / 16.
  • the first frequency band is additionally filtered with a low-pass filter, and / or the second frequency band additionally filtered with a high-pass filter.
  • the respective filtering takes place here in particular at the band limit frequency between the first frequency band and the second frequency band.
  • the low-pass filter is preferably applied only to the first frequency band and / or the high-pass filter is applied only to the second frequency band.
  • the additional latency that results from the low-pass filter and / or the high-pass filter can be limited to a small frequency range.
  • the band limit frequency between the first frequency band and the second frequency band is preferably shifted by means of the filter characteristic of the low-pass filter and / or by means of the filter characteristic of the high-pass filter from the value predetermined by the distribution of the frequency bands to the first target frequency.
  • the high-pass filter preferably has a greater edge steepness than the low-pass filter.
  • the distortion of frequencies is applied only to signal portions of frequency bands on one side of the band cutoff frequency between the first frequency band and the second frequency band. This is on the one hand signal processing technology particularly easy to implement. On the other hand, in many applications it is important to apply a frequency distortion to the smallest possible range of the audio signal, whereby a minimum range for frequency distortion of the audio signal is predetermined by boundary conditions. In this case, the distortion of frequencies applied only to signal components of those frequency bands in which frequency distortion is considered desirable or required.
  • An embodiment of the invention is further a method for suppressing acoustic feedback in an acoustic system, wherein an input transducer of the acoustic system generates an input signal from a sound signal of the environment, wherein an intermediate signal is generated based on the input signal, which frequency-wise a signal processing with a filter bank Dividing the intermediate signal is supplied, wherein from a frequency-distorted signal, an output signal is generated, which is converted by an output transducer of the acoustic system into an output sound signal, based on the frequency-distorted signal suppresses a coupling of the output sound signal in the input transducer occurring acoustic feedback in the acoustic system and applying to the intermediate signal the above-described frequency distortion method according to the invention, and thereby generating the frequency-distorted signal ,
  • an acoustic system here in particular a hearing aid and systems for recording, amplification and playback of sound signals from the studio and / or stage technology is included.
  • an input transducer is generally an acousto-electrical converter comprises, which is adapted to convert the sound signal of the environment into a corresponding electrical or electro-magnetic signal, so for example a microphone.
  • an output transducer is generally an electro-acoustic transducer comprises, which is adapted to generate from an electrical and / or electro-magnetic signal an output sound signal, so for example a speaker or a sound generator for bone conduction.
  • a signal processing means in particular, a conditioning of the input signal or of a signal derived from the input signal, that is to say, in particular, a frequency-band-dependent amplification and / or noise suppression.
  • a generation of the intermediate signal on the basis of the input signal is to be understood here in particular as meaning that the signal processing receives a signal which is directly dependent on the input signal, that is to say, for example, the input signal which has been corrected for compensation of an acoustic feedback by a compensation signal.
  • the application of the method for frequency distortion to the intermediate signal can then in particular be such that the intermediate signal is divided at the filter bank of the signal processing unit into individual predetermined frequency bands, and after a frequency band-dependent conditioning of the signal components in the individual frequency bands by the signal processing, the different distortion of frequencies the further processed signal components in the first frequency band or in the second frequency band is applied so as to produce the frequency-distorted signal. From this, the output signal u.a. generated by the synthesis of the individual frequency band components.
  • the suppression of the feedback can then be achieved by an adaptive filter based on the frequency-distorted signal, ie in particular by the output signal as a reference variable of the adaptive filter, via a corresponding compensation signal.
  • the invention also relates to a hearing aid, comprising an input transducer for generating an input signal from a sound signal of the environment, and a signal processing unit with a filter bank for dividing an audio signal derived from the input signal based on the input signal and a control unit, which is adapted to the method described above to perform distortion of an audio signal.
  • a hearing aid comprising an input transducer for generating an input signal from a sound signal of the environment, and a signal processing unit with a filter bank for dividing an audio signal derived from the input signal based on the input signal and a control unit, which is adapted to the method described above to perform distortion of an audio signal.
  • the signal processing unit Filterbank Parts of the control unit.
  • the audio signal is an intermediate signal in the control unit.
  • FIG. 1 3 is a block diagram of a method 1 for suppressing acoustic feedback g in an acoustic system.
  • the acoustic system is given here by a hearing aid 2.
  • the hearing aid 2 comprises an input transducer 4, which generates an input signal 8 from a sound signal 6 of the environment, and in the present case is given by a microphone. From the input signal 8, a compensation signal 10 is subtracted, which is generated in a manner to be described in an electric feedback loop 12.
  • the intermediate signal 14 resulting from the input signal 8 and the compensation signal 10 is supplied to a signal processor 16, in which the user-specific signal processing processes for the hearing device 2 take place (in particular a frequency-band-dependent amplification of the intermediate signal 14).
  • the signal processing 16 comprises a filter bank 18, at which the intermediate signal is divided into individual frequency bands which are then processed according to user-specific.
  • the signal processing 16 now outputs a frequency-band-resolved processed signal 20 to which a frequency distortion 22 is applied in a method to be described.
  • the frequency-distorted signal 24 resulting from the frequency distortion 22 in the time-frequency domain is now converted at a synthesis filter bank 26 to a wideband output signal 28 in the time domain, which in turn is converted by an output transducer 30 into an output sound signal 32.
  • the output transducer 30 is given in the present case by a loudspeaker.
  • the output signal 28 is branched off into the electrical feedback loop 12, where it is fed to an adaptive filter 34, which also receives the intermediate signal 14 as an additional input as an error signal, and from this the compensation signal 10 for suppressing the acoustic feedback g generated. Due to the frequency distortion 22, the output signal 28 is thereby decorrelated from the input signal 8 and thus also from the intermediate signal 14, so that the latter is not completely adapted to the tonal signal components of the output signal 28 by the renewed input of the error signal 14 into the adaptive filter 34. As a result, formation of artifacts in the output signal 28 and thus in the output sound signal 32 can be avoided. In this case, the suppression of the acoustic feedback g by the compensation signal 10 can be restricted in particular to certain frequency ranges, that is, the compensation signal 10 has significant signal components only for said frequency bands, in particular for those to which the frequency distortion 22 has been applied.
  • FIG. 2 schematically shows in a block diagram the sequence of a method 40 for frequency distortion 22 of the intermediate signal 14 after FIG. 1 shown.
  • the intermediate signal 14 in this case forms the audio signal 42, which functions as the input variable relevant to the method 40.
  • a first step S1 it is checked on the basis of the audio signal 42 in which frequency range an acoustic feedback g from the output transducer 30 to the input transducer 8 of the hearing aid 2 is to be suppressed, and in which frequency range also tonal signal components present in the audio signal 42, which may lead to artifacts in the suppression of the feedback in the adaptive filter 34, if necessary.
  • the check with regard to the acoustic feedback g to be suppressed can be carried out by the adaptive filter 34, with regard to the tonality of the signal components, preferably by the signal processing 16. Subsequently, a first target frequency tf1 is determined as a function of the results of these checks.
  • the target frequency tf1 is here determined, in particular, as the minimum frequency above which a frequency distortion is required for an effective suppression of the acoustic feedback.
  • the audio signal 42 is now divided at a filter bank 18 into individual frequency bands.
  • the step S2 may also include further sub-steps, such as a frequency band-dependent processing of the signal components 44 in the generated frequency bands, which, however, do not affect the process of the method 40 itself.
  • a first frequency band FB1 is now determined on the basis of the first target frequency tf1.
  • the first frequency band FB1 is given here as the frequency band whose upper band limit frequency is formed by the immediately below the first target frequency tf1 band limit frequency, the upper band limit frequency is given by that frequency at which the magnitude frequency response of the first frequency band equal to the magnitude frequency response of the frequency band immediately over the first frequency band FB1.
  • the frequency band immediately above the first frequency band FB1 is set as the second frequency band FB2.
  • a low-pass filter TP is then applied to the second frequency band FB2 via the first frequency band FB1 at its band limit frequency, and a high-pass filter HP via the second frequency band FB2 at the same band limit frequency.
  • the overlap between the first frequency band FB1 and the second frequency band FB2 is further reduced than it is provided by the filter bank 18, on the other hand can be achieved by an asymmetrical design of the filter characteristics of the high-pass filter HP and the low-pass filter TP, the band limit frequency is easily shifted toward the first target frequency tf1.
  • step S5 a frequency distortion 22 in the form of a frequency shift 46 is now applied to the signal components 44 in all frequency bands from second frequency band FB2 to a time constant amount ⁇ , while the signal components 44 remain unchanged in all frequency bands from the first frequency band FB1 down , and thus generates the frequency-distorted signal 24.
  • the method 40 also returns to step S1 with the specification of the first frequency band FB1, and continuously, periodically or event-controlled updates the first target frequency to a significant change in the acoustic feedback g, which causes the first target frequency tf1 outside the first Frequency band FB1 is to determine a third frequency band FB3, which takes the place of the first frequency band FB1 to continue the method 40 analog.
  • FIG. 3 the frequency response of a filter bank 18 is plotted against a frequency f.
  • the individual frequency bands FB have a non-negligible overlap OV with the respectively adjacent frequency band, two adjacent frequency bands defining a band limit frequency fL0 to fL3 which is given by the frequency at which the magnitude frequency response of the two adjacent frequency bands is the same.
  • step S1 of the method 40 FIG. 2 the first target frequency tf1 is given, and on the basis of this the first frequency band FB1 is determined as that frequency band whose upper band limit frequency fL1 is formed by the band limit frequency located immediately below the first target frequency tf1.
  • a low-pass filter TP is applied to the upper band limit frequency fL1 via the first frequency band FB1
  • a high-pass filter HP is applied via the second frequency band FB2 to the same band limit frequency fL1, which thus limits the second frequency band FB2 downwards.
  • the overlap OV1 between the first frequency band FB1 and the second frequency band FB2 is reduced.
  • the fact that the two said filters TP, HP are applied to only one frequency band this is the result optionally generated latency spectrally limited to the respective frequency bands.
  • filter order 1 In order to keep the additional latency as low as possible, preferably only one complex-valued zero point (filter order 1) is inserted.
  • the signal components of the audio signal 42 in the frequency bands above the upper band limit frequency fL1 of the first frequency band FB1, ie in the frequency bands from FB2 on up, are then shifted by a constant amount.
  • the acoustic feedback path which changes the acoustic feedback g in the hearing aid 2 changes FIG. 1 conditionally, the first target frequency tf1 is updated corresponding to a second target frequency tf2 adapted to the change.
  • the second target frequency tf2 further corresponds to the band limit frequency fL1 hiss the first frequency band FB1 and the second frequency band FB2, so whether the band limit frequency fL1 also forms the immediately below the second target frequency tf2 band limiting frequency.
  • the frequency shift may be further applied to the signal components of all the frequency bands from the second frequency band FB2 onward as it is (uneven area).
  • the second target frequency is now above the band limit frequency fL3, which limits a frequency band different from the first frequency band upwards to the immediately adjacent frequency band.
  • the frequency band bounded from above by the band limit frequency fL3 is now defined as the third frequency band FB3, and now the frequency shift for signal components preferably of all frequency bands above and excluding the third frequency band FB3 in the manner already described, in particular using corresponding high-pass or low-pass filters on the Band limit frequency fL3, performed (cross-hatched area).
  • FIG. 4 is the absolute frequency response of the first frequency band FB1 and the second frequency band FB2 after FIG. 3 plotted against the band limit frequency fL1 against a frequency f.
  • the dotted lines each show the magnitude frequency response of the frequency bands FB1, FB2, as in the range of the band limit frequency fL1 is specified by the higher-level filter bank.
  • a low-pass filter or a high-pass filter applied to the first frequency band or the second frequency band can be in the range of the band limit frequency fL1 of the overlap OV1 decrease (OV1 dashed lines).
  • the band limit frequency fL1 can also easily be shifted to a matched band limit frequency fL1 ', for example in the direction of the first target frequency.

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Abstract

Die Erfindung nennt ein Verfahren (40) zur Frequenzverzerrung (22) eines Audiosignals (42), wobei das Audiosignal (42) in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern (FB, FB1, FB2, FB3) aufgeteilt wird, wobei durch je zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder (FB1, FB2, FB3) jeweils eine Bandgrenzfrequenz (fL0-fL3) festgelegt wird, wobei anhand des Audiosignals (42) ein erstes Frequenzband (FB1) und ein unmittelbar über dem ersten Frequenzband (FB1) liegendes zweites Frequenzband (FB2) bestimmt werden, und wobei auf Signalanteile (44) im ersten Frequenzband (FB1) eine unterschiedliche Verzerrung (22) der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile (44) im zweiten Frequenzband (FB2) und hierdurch ein frequenzverzerrtes Signal (24) erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals, wobei auf verschiedene Signalanteile des Audiosignals eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird und hierdurch ein frequenzverzerrtes Signal erzeugt wird.
  • Für den Betrieb von akustischen Systemen, durch welche im weitesten Sinne Schallsignale der Umgebung elektrisch verstärkt widergegeben werden, also beispielsweise auch für den Betrieb von Hörgeräten, spielt die Kontrolle einer akustischen Rückkopplung oftmals eine zentrale Rolle. Die akustische Rückkopplung kann hierbei dann auftreten, wenn ein vom akustischen System erzeugtes Ausgangsschallsignal teilweise in einen Eingangswandler des akustischen Systems einkoppelt, welcher zur Aufnahme des Schallsignals der Umgebung und zur entsprechenden Erzeugung eines elektrischen Eingangssignals vorgesehen ist. Signalanteile des Ausgangsschallsignals können in diesem Fall erneut durch das akustische System elektrisch verstärkt werden, sodass hierdurch im Ausgangsschallsignal Störgeräusche gebildet werden, welche mögliche Nutzsignale im Schallsignal der Umgebung bis zu deren Unhörbarkeit völlig überlagern können. Im elektrischen Signalweg des akustischen Systems ist deswegen häufig eine Unterdrückung oder Kompensation einer akustischen Rückkopplung vorgesehen. Eine derartige Kompensation geschieht dabei oftmals mittels eines adaptiven Filters, welchem das fertig verstärkte Ausgangssignal, aus dem das Ausgangsschallsignal erzeugt wird, als Eingangsgröße zugeführt wird. Daraus wird ein Kompensationssignal erzeugt, das dem noch unverstärkten Eingangssignal zur Kompensation der Rückkopplung zugeführt wird. Die Kontrolle des adaptiven Filters erfolgt hierbei meist über ein Fehlersignal, welches aus der Differenz von Eingangssignal und Kompensationssignal gebildet wird.
  • Hierfür wird das fertig verstärkte Ausgangssignal im akustischen System oftmals einer Frequenzverzerrung unterzogen, wodurch das Ausgangssignal vom Eingangssignal dekorreliert wird, sodass ein Auftreten der beschriebenen Signalauslöschung weitgehend vermieden werden kann. Die Frequenzverzerrung wird hierbei je nach Art des Schallsignals der Umgebung meist nur auf einen bestimmten Frequenzbereich des verstärkten Signals angewandt, wofür letzteres bei einer gegebenen Teilungsfrequenz in einen zu verzerrenden Signalanteil und einen nicht zu verzerrenden Signalanteil gefiltert wird.
  • Um dabei das Auftreten von Artefakten im Ausgangssignal möglichst zu unterdrücken, wird die Teilungsfrequenz meist an eine ermittelte akustische Rückkopplung angepasst. Die Implementierung der Teilungsfrequenz erfolgt hierbei üblicherweise über Hochpass- und Tiefpassfilter, welche im akustischen System zu einer zusätzlichen Latenz führen.
  • Die EP 2 244 491 B2 nennt ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes, welches die Aufteilung eines Eingangssignals in einen hoch- und einen niederfrequenten Signalanteil vorsieht, wobei auf den hochfrequenten Signalanteil eine Frequenzverzerrung angewandt wird. Hierbei wird eine Grenzfrequenz für die Aufteilung in den hoch- und den niederfrequenten Signalanteil mittels einer Analyse des Eingangssignals derart bestimmt, dass Artefakte in einem Ausgangssignal, welches anhand des niederfrequenten und des frequenzverzerrten hochfrequenten Signalanteils gebildet wird, möglichst reduziert werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals anzugeben, welche die Latenz möglichst minimieren soll und dabei die Bildung von Artefakten möglichst unterdrücken soll.
  • Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals, wobei das Audiosignal in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern aufgeteilt wird, wobei durch je zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder jeweils eine Bandgrenzfrequenz festgelegt wird, wobei anhand des Audiosignals (unmittelbar oder mittelbar) ein erstes Frequenzband und ein unmittelbar über dem ersten Frequenzband liegendes zweites Frequenzband bestimmt werden, und wobei auf Signalanteile im ersten Frequenzband eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile im zweiten Frequenzband. Hierdurch (d.h. aus den beiden unterschiedlich frequenzverzerrten Signalanteilen) wird ein frequenzverzerrtes Signal erzeugt. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
  • Insbesondere ist das frequenzverzerrte Signal in der Frequenz-Domäne gegeben.
  • Unter einem Audiosignal ist hierbei generell ein elektrisches Signal umfasst, dessen Signalverlauf als Träger von akustischen Informationen dienen kann, und welches durch einen geeigneten Ausgangswandler in ein entsprechendes Schallsignal gewandelt werden kann. Die Aufteilung des Audiosignals in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern erfolgt hierbei beispielsweise mittels einer Filterbank. Die Vorgabe der einzelnen Frequenzbänder, insbesondere der Bandcharakteristiken der einzelnen Frequenzbänder wie zum Beispiel die jeweilige Mittenfrequenz und/oder Bandweite, erfolgt hierbei beispielsweise durch eine übergeordnete Anwendung, in welcher das Audiosignal Verwendung findet. Die übergeordnete Anwendung ist beispielsweise durch einen Signalverarbeitungsprozess in einem Hörgerät gegeben. In diesem Fall erfolgt die Vorgabe der einzelnen Frequenzbänder insbesondere anhand der Anforderungen für die frequenzbandweise Signalverarbeitung im Hörgerät.
  • Zwei Frequenzbänder sind insbesondere dann als unmittelbar benachbart anzusehen, wenn zwischen den beiden charakteristischen Frequenzen, welche jeweils die Position eines Frequenzbandes im Frequenzraum festlegen, keine weitere charakteristische Frequenz eines anderen Frequenzbandes gelegen ist. Als eine derartige charakteristische Frequenz wird insbesondere eine Mittenfrequenz eines Frequenzbandes oder eine Maximumsfrequenz des Betragsfrequenzgangs herangezogen. Die Bandgrenzfrequenz zweier unmittelbar benachbarter Frequenzbänder ist vorzugsweise so festzulegen, dass hieraus in dem Frequenzbereich, in welchem die beiden betreffenden Frequenzbänder benachbart sind, also insbesondere in einem möglichen Überlappungsbereich, Information über das Filterverhalten jedes der beiden betreffenden Frequenzbänder geliefert wird. Insbesondere wird die Bandgrenzfrequenz als diejenige Frequenz bestimmt, für welche die beiden unmittelbar benachbarten Frequenzbänder denselben Betragsfrequenzgang aufweisen, oder als arithmetischer oder geometrischer Mittelwert zwischen den die beiden unmittelbar benachbarten Frequenzbänder bestimmenden charakteristischen Frequenzen.
  • Im Rahmen der Erfindung wird anhand des Audiosignals zunächst eine (erste) Zielfrequenz bestimmt, die eine gewünschte Grenze zwischen zwei Frequenzbereichen mit unterschiedlicher Verzerrung angibt. Anhand dieser Zielfrequenz werden dann mittelbar das erste und zweite Frequenzband bestimmt. Da die Zielfrequenz aus Eigenschaften des Audiosignals abgeleitet ist, fällt diese Zielfrequenz nur in Ausnahmefällen exakt mit einer der Bandgrenzfrequenzen zusammen. In der Regel ist sie von der nächsten Bandgrenzfrequenz mehr oder weniger beabstandet.
  • Die erste Zielfrequenz wird dabei insbesondere im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals bestimmt, z.B. im Fall eines Signalverarbeitungsprozesses in einem Hörgerät in Abhängigkeit von einer im Hörgerät auftretenden Erforderlichkeit frequenzverzerrter Signale in einem bestimmten Frequenzbereich. In diesem Zusammenhang wird die erste Zielfrequenz bevorzugt derart bestimmt, dass sie den Anforderungen an die gewünschte Frequenzverzerrung des Audiosignals durch die übergeordnete Anwendung besonders gut gerecht wird, so dass insbesondere die erste Zielfrequenz für die übergeordnete Anwendung des Audiosignals hinsichtlich der Frequenzverzerrung einen kritischen Wert darstellt, an welchem geeigneterweise eine Änderung der Frequenzverzerrung des Audiosignals bevorzugt zu erfolgen hat. Im Fall eines Signalverarbeitungsprozesses in einem Hörgerät als übergeordnete Anwendung ist eine derartige kritische Frequenz für die Frequenzverzerrung beispielsweise gegeben durch eine zu unterdrückende akustische Rückkopplung am Hörgerät, welche bevorzugt in einem möglichst kleinen Frequenzbereich durchzuführen ist, wobei im Rahmen der Unterdrückung der akustischen Rückkopplung eine Frequenzverzerrung angewandt wird. Als kritische Frequenz ist in diesem Fall beispielsweise die minimale Frequenz gewählt, für welche eine Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung erforderlich ist, um in der aus dem akustischer Rückkopplungspfad und der Signalverarbeitung gebildeten geschlossenen Schleife eine Gesamtverstärkung kleiner als eins zu gewährleisten.
  • Die Bestimmung des ersten Frequenzbandes und des unmittelbar über dem ersten Frequenzband liegenden zweiten Frequenzbandes erfolgt vorzugsweise allein anhand der ersten Zielfrequenz, beispielsweise, indem als erstes Frequenzband und unmittelbar darüber liegendes zweites Frequenzband diejenigen unmittelbar benachbarten Frequenzbänder ausgewählt werden, deren Bandgrenzfrequenz insbesondere unmittelbar unter der ersten Zielfrequenz liegt, das heißt, dass also insbesondere zwischen der ersten Zielfrequenz und der darunter liegenden Bandgrenzfrequenz, an welcher das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband benachbart sind, keine weitere Bandgrenzfrequenz anderer Frequenzbänder mehr liegt. In einer alternativen Ausführung der Erfindung werden zusätzlich zu der ersten Zielfrequenz auch noch weitere Parameter herangezogen. Beispielsweise werden die jeweiligen Signalanteile in den einzelnen Frequenzbändern mitberücksichtigt, und somit als erstes Frequenzband und zweites Frequenzband nur solche Frequenzbänder zugelassen werden, für deren Signalanteile ein vorgegebener Maximalpegel nicht überschritten wird. Ist in diesem Fall im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals die erste Zielfrequenz als eine hinsichtlich der Frequenzverzerrung maximale kritische Frequenz definiert, so erfolgt eine Berücksichtigung der Signalpegel beispielsweise derart, dass zwei benachbarte Frequenzbänder mit einer Bandgrenzfrequenz unterhalb der ersten Zielfrequenz ermittelt werden, deren Signalanteile den vorgegebenen Maximalpegel nicht überschreiten.
  • Optional erfolgen zwischen der Aufspaltung des Audiosignals in die Frequenzbänder und der vorstehend beschriebenen Frequenzverzerrung weitere Signalverarbeitungsschritte, z.B. eine frequenzbandspezifische Verstärkung der in den einzelnen Frequenzbändern geführten Signalanteile. Dies bedeutet, dass die Signalanteile im ersten Frequenzband bzw. im zweiten Frequenzband, auf welche die voneinander unterschiedliche Verzerrung von Frequenzen anzuwenden ist, nicht zwingend identisch sind zu den Signalanteilen des Audiosignals bei der Aufteilung in die einzelnen Frequenzbänder. Zusätzlich oder alternativ können solche weiteren Signalverarbeitungsschritte der Frequenzverzerrung auch nachgeschaltet sein.
  • Vorzugsweise bleibt dabei die jeweilige Verzerrung der Frequenzen nicht nur auf die Signalanteile des ersten Frequenzbandes bzw. des zweiten Frequenzbandes beschränkt, sondern kann sich jeweils auch auf weitere, von der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband weiter entfernt gelegene Frequenzbänder mit erstrecken. Dies umfasst insbesondere den Fall, dass auf Signalanteile in allen niederen Frequenzbändern bis einschließlich dem ersten Frequenzband eine bestimmte Verzerrung von Frequenzen angewandt wird, und auf Signalanteile aller hohen Frequenzbänder ab dem einschließlich zweiten Frequenzband aufwärts jeweils eine zur vorigen Verzerrung unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird. Die "unterschiedliche Frequenzverzerrung" der Signalanteile in dem ersten bzw. zweiten Frequenzband (und gegebenenfalls weiteren jeweils zugehörigen Frequenzbändern) umfasst dabei insbesondere auch den Fall, dass die Signalanteile in einem dieser beiden Frequenzbänder (und gegebenenfalls den zugehörigen weiteren Frequenzbändern) nicht verzerrt wird, so dass die Ausgangsfrequenz dieses Frequenzbandes oder dieser Frequenzbänder der jeweiligen Eingangsfrequenz entspricht.
  • Soll ein Audiosignal frequenzabhängig verzerrt werden, kann nun somit eine im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals erfolgende Aufteilung in einzelne Frequenzbänder für die besagte Frequenzverzerrung genutzt werden, so dass für die Implementierung der Frequenzabhängigkeit der Frequenzverzerrung selbst die bereits vorhandene Infrastruktur der übergeordneten Anwendung des Audiosignals genutzt werden kann. Dies wirkt einerseits in der übergeordneten Anwendung ressourcensparend, und spart andererseits einen zusätzlichen, für die Aufteilung der Frequenzen zur Frequenzverzerrung eigenständigen Filterprozess, wodurch zusätzliche Latenzen vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß wird als erstes Frequenzband dasjenige Frequenzband bestimmt, dessen obere Bandgrenzfrequenz durch die insbesondere unmittelbar unterhalb der ersten Zielfrequenz gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird. Die meisten üblichen Implementierungen einer Aufteilung eines Audiosignals in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern sind derart gestaltet, dass die resultierenden Frequenzbänder jeweils einen Betragsfrequenzgang mit einem definierten Maximum und/oder ohne lokale Minima aufweisen. Für ein gegebenes Frequenzband wird insbesondere der Bereich zwischen den beiden Bandgrenzfrequenzen zu den jeweils unmittelbar benachbarten Frequenzbändern als der Bereich des Frequenzbandes angeben, in welchen üblicherweise konstruktionsbedingt der Betrags-frequenzgang sein Maximum aufweist und/oder der Betragsfrequenzgang größer ist als jenseits einer der Bandgrenzfrequenzen. Dieser Bereich wird nun insbesondere als der Kernbereich des Frequenzbandes identifiziert. Durch die vorgeschlagene Bestimmung des ersten Frequenzbandes als das Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz durch die unmittelbar unterhalb der ersten Zielfrequenz gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird, wird erreicht, dass für die beschriebene Ausgestaltung der Frequenzbänder die erste Zielfrequenz im Kernbereich des zweiten Frequenzbandes liegt.
  • Wird die erste Zielfrequenz im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals als eine minimale Frequenz bestimmt, für welche eine bestimmte Art von Frequenzverzerrung gewünscht wird, so kann durch die genannte Auswahl und die damit einhergehende Einordnung der ersten Zielfrequenz in den Kernbereich des zweiten Frequenzbandes durch eine entsprechende Frequenzverzerrung des zweiten Frequenzbandes im Rahmen der Erfindung vorteilhaft erreicht werden, dass dieser gewünschten Minimaleigenschaft der ersten Zielfrequenz in jedem Fall Rechnung getragen wird.
  • Zweckmäßigerweise wird zu einem Zeitpunkt nach dem Bestimmen des ersten und zweiten Frequenzbandes anhand des Audiosignals anstelle des ersten Frequenzbands ein hiervon verschiedenes drittes Frequenzband bestimmt. Auf Signalanteile in diesem dritten Frequenzband wird dabei eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt als auf Signalanteile in einem dem dritten Frequenzband unmittelbar benachbarten (insbesondere unmittelbar darüberliegenden) Frequenzband.
  • In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung wird dabei anhand des Audiosignals zunächst anstelle der ersten Zielfrequenz eine zweite Zielfrequenz bestimmt. Anhand dieser Zielfrequenz wird dann mittelbar das dritte Frequenzband bestimmt. Auch die zweite Zielfrequenz fällt in der Regel nicht mit einer der Bandgrenzfrequenzen zusammen, sondern ist von der nächsten Bandgrenzfrequenz regelmäßig mehr oder weniger beabstandet.
  • Die Bestimmung des dritten Frequenzbandes (und dabei gegebenenfalls auch die Bestimmung der zweiten Zielfrequenz) erfolgen hierbei insbesondere durch eine laufende, periodische oder ereignisgesteuerte Aktualisierung im Rahmen der für das Audiosignal übergeordneten Anwendung. Die Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen in dem dritten Frequenzband oder dem unmittelbar benachbarten Frequenzband erfolgen dabei insbesondere analog zur oben beschriebenen Form der Verzerrung der Frequenzen von Signalanteilen im ersten bzw. zweiten Frequenzband. Mit anderen Worten wird die Grenze zwischen zwei hinsichtlich der Frequenzverzerrung unterschiedlichen Frequenzbereichen in Abhängigkeit von dem Audiosignal verschoben, indem Frequenzbänder zwischen unterschiedlichen Arten der Frequenzverzerrung umgeschaltet werden.
  • Insbesondere kann hierbei eine zunächst wie vorbeschrieben bezüglich der Signalanteile im ersten Frequenzband und im zweiten Frequenzband eingestellte Verzerrung der Frequenzen durch eine bloße Verschiebung des Anwendungsbereiches hin zum dritten Frequenzband und dem unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzband erreicht werden. Die Anpassung der Verzerrung von Frequenzen an die zweite Zielfrequenz, welche in der genannten Weise einem anderen Frequenzband und somit einer anderen Bandgrenzfrequenz zuzuordnen ist als die erste Zielfrequenz, erlaubt es, auf geänderte Anforderungen an die Frequenzverzerrung des Audiosignals in der übergeordneten Anwendung zu reagieren, also beispielsweise auf Veränderungen einer zu unterdrückenden Rückkopplung bei der Signalverarbeitung in einem Hörgerät.
  • Vorzugsweise wird hierbei überprüft, ob die zweite Zielfrequenz unmittelbar oberhalb der oberen Begrenzungsfrequenz eines weiteren, vom ersten Frequenzband verschiedenen Frequenzbandes liegt, wobei in Abhängigkeit dieser Überprüfung das weitere Frequenzband als das dritte Frequenzband bestimmt wird, und wobei auf die Signalanteile im dritten Frequenzband eine unterschiedliche Verzerrung der Frequenzen angewandt wird als auf die Signalanteile des unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzbandes. Hierdurch wird die zweite Zielfrequenz derart dem dritten Frequenzband zugeordnet, dass der Kernbereich des unmittelbar über dem dritten Frequenzband liegenden Frequenzbandes die zweite Zielfrequenz umfasst. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die zweite Zielfrequenz anhand des Audiosignals nach den Anforderungen der übergeordneten Anwendung als eine Minimalfrequenz für eine gewünschte Frequenzverzerrung bestimmt wird. Die Einordnung der zweiten Zielfrequenz in den Kernbereich des Frequenzbandes unmittelbar oberhalb des dritten Frequenzbandes und die entsprechende Anwendung der gewünschten Frequenzverzerrung zumindest auf das besagte Frequenzband und gegebenenfalls auf weitere Frequenzbänder oberhalb und ausschließlich des dritten Frequenzbandes trägt dann dieser Minimaleigenschaft der zweiten Zielfrequenz Rechnung.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Verzerrung von Frequenzen jeweils gegeben durch eine Verschiebung um einen über die Frequenz hinweg konstanten Betrag und/oder einen zeitabhängig modulierten Frequenzwert. Insbesondere ist hierbei der zeitabhängig modulierte Frequenzwert über die Frequenz hinweg konstant. Eine auf die Signalanteile des ersten Frequenzbandes in unterschiedlicher Weise anzuwendende Verzerrung von Frequenzen als auf die Signalanteile des zweiten Frequenzbandes wird dann insbesondere durch einen Unterschied in dem konstanten Betrag erreicht. Insbesondere kann dabei für die Signalanteile eines der beiden Frequenzbänder, bevorzugt des ersten Frequenzbandes, der Betrag der Frequenzverschiebung im Rahmen der Erfindung auch Null sein, so dass die betreffenden Frequenzen effektiv nicht verschoben werden.
  • Die Frequenzverzerrung ist in der Frequenzdomäne mit einer zeitabhängigen Phasenmodifikation des frequenzverzerrten Signalanteils korreliert. Konkret wird der in den betroffenen Frequenzbändern jeweils geführte Signalanteil insbesondere mit einem komplexwertigen Zeiger eiΔt multipliziert, wodurch die Frequenzverzerrung erzielt wird. Die Größe Δ kennzeichnet hier die Stärke der Frequenzverzerrung für das jeweilige Frequenzband. Die Größe t bezeichnet die Zeit. Sofern Δ für mehrere Frequenzbänder gleich ist, kommt sich dies einer konstanten Frequenzverschiebung dieser Frequenzbänder gleich. Bevorzugt wird hierbei eine Änderung der auf den Signalanteil in einem Frequenzband anzuwendenden Frequenzverzerrung stets derart vorgenommen, dass durch diese Änderung der Frequenzverzerrung die Phase des frequenzverzerrten Signalanteils nicht oder nur in einem einen Grenzwert unterschreitenden Ausmaß springt (d.h. sich sprunghaft ändert). In besonders zweckmäßiger Ausführung der Erfindung wird die Änderung der Frequenzverzerrung dabei nur bei einem Nulldurchgang oder in einer vorgegebenen Umgebung eines Nulldurchgangs der mit der Verzerrung korrelierten Phasenmodifikation vorgenommen. Die Änderung der Frequenzverzerrung erfolgt somit nur dann, wenn sich der vorstehend beschriebene Zeiger eiΔt der Phasenmodifikation auf oder in der Nähe der reellen Achse der komplexen Zahlenebene befindet (d.h. für Δ·t ≈ 0,2π,4π.... und eiΔt ≈ 1).
  • Auf diese Weise werden bei der Änderung der Frequenzverzerrung hörbare Artefakte (z.B. "Knackgeräusche") in dem frequenzverzerrten Signal vorteilhaft vermieden.
  • Insbesondere wird für eine Änderung einer auf die Signalanteile in einem Frequenzband anzuwendenden Verzerrung der Frequenzen die Phasenmodifikation der betreffenden Signalanteile überprüft, wobei eine Änderung der Frequenzverzerrung nur bei oder in der Umgebung des Nulldurchgangs der Phasenmodifikation zugelassen wird. Unter einer Änderung einer auf die Signalanteile in einem Frequenzband anzuwendenden Verzerrung ist hierbei insbesondere eine Änderung derart umfasst, dass sich in Folge einer Aktualisierung der ersten Zielfrequenz hin zu einer zweiten Zielfrequenz für Signalanteile von Frequenzbändern, deren Kernbereich jeweils zumindest teilweise zwischen der ersten Zielfrequenz und der zweiten Zielfrequenz liegt, die anzuwendende Verzerrung von Frequenzen ändert.
  • Die Änderung kann hierbei auch in einem vollständigen Zu- bzw. Abschalten einer Frequenzverzerrung für eines oder mehrere Frequenzbänder bestehen. Das Abschalten der Frequenzverzerrung äußert sich numerisch darin, dass der die Frequenzverzerrung präsentierende Zeiger eiΔt in einen Phasenmodifikationsterm vom Wert 1 übergeht. Dieser Übergang würde erkanntermaßen dann zu hörbaren Artefakten führen, wenn der Zeiger eiΔt zum Zeitpunkt des Abschaltens einen von 1 deutlich abweichenden Wert aufweist. Um derartige Artefakte zu vermeiden, wird das Abschalten der Frequenzverzerrung in der vorteilhaften Ausführung der Erfindung nur zu Zeitpunkten zugelassen, bei denen der Betrag des die Phasenmodifikation repräsentierenden Produktterms Δ·t einen vorgegebenen Grenzwert von z.B π/8 oder sogar π/16 unterschreitet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Frequenzband zusätzlich mit einem Tiefpassfilter gefiltert, und/oder das zweite Frequenzband zusätzlich mit einem Hochpassfilter gefiltert. Die jeweilige Filterung erfolgt hierbei insbesondere an der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband. Hierdurch kann der Überlapp zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband verringert werden. Für Signalkomponenten aus dem Bereich des Überlapps zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband führt die jeweils unterschiedliche Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen des ersten Frequenzbandes und des zweiten Frequenzbandes bei einer anschließenden Synthese und Rücktransformation des frequenzverzerrten Signals von der Frequenzdomäne in die Zeitdomäne zu einer Überlagerung von zwei unterschiedlich frequenzverzerrten Beiträgen derselben Signalkomponente. Hierdurch kann es zu hörbaren Artefakten und/oder Schwebungen kommen. Eine Verringerung des Überlapps genau in dem Bereich, in welchem die Signalanteile jeweils unterschiedlichen Frequenzverzerrungen der einzelnen Frequenzbänder ausgesetzt sind, führt nun dazu, dass derartige doppelte Beiträge mit unterschiedlicher Frequenzverzerrung, welche ursprünglich von derselben Signalkomponente stammen, erheblich unterdrückt werden können. Vorzugsweise wird dabei das Tiefpassfilter nur auf das erste Frequenzband angewandt und/oder das Hochpassfilter nur auf das zweite Frequenzband angewandt. Hierdurch kann die zusätzliche Latenz, welche durch das Tiefpassfilter und/oder das Hochpassfilter entsteht, auf einen kleinen Frequenzbereich beschränkt werden.
  • Bevorzugt wird hierbei die Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband mittels der Filtercharakteristik des Tiefpassfilters und/oder mittels der Filtercharakteristik des Hochpassfilters von dem durch die Aufteilung der Frequenzbänder vorgegebenen Wert zu der ersten Zielfrequenz hin verschoben. Vorzugsweise weist hierfür das Hochpassfilter eine größere Flankensteilheit auf als das Tiefpassfilter. Dies hat zur Folge, dass der Bereich, in welchem eine gewünschte Frequenzverzerrung angewandt wird, und welcher über die Verzerrung von Frequenzen von Signalanteilen in einzelnen Frequenzbändern erreicht wird, durch die Verschiebung der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband und den damit einhergehenden veränderten Betragsfrequenzgang der betreffenden Frequenzbänder besser angepasst werden kann an eine im Rahmen der übergeordneten Anwendung des Audiosignals gewünschte oder erforderte Frequenzverschiebung, wie sie durch die erste Zielfrequenz begrenzt wird.
  • Vorteilhafterweise wird die Verzerrung von Frequenzen nur auf Signalteile von Frequenzbändern auf einer Seite der Bandgrenzfrequenz zwischen dem ersten Frequenzband und dem zweiten Frequenzband angewandt. Dies ist einerseits signalverarbeitungstechnisch besonders einfach zu realisieren. Andererseits kommt es in vielen Anwendungen darauf an, eine Frequenzverzerrung auf einen möglichst kleinen Bereich des Audiosignals anzuwenden, wobei durch Randbedingungen andererseits ein Minimalbereich für eine Frequenzverzerrung des Audiosignals vorgegeben wird. In diesem Fall wird die Verzerrung von Frequenzen nur auf Signalanteile derjenigen Frequenzbänder angewandt, in welchem eine Frequenzverzerrung als erwünscht oder erforderlich angesehen wird.
  • Eine Verkörperung der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung in einem akustischen System, wobei ein Eingangswandler des akustischen Systems aus einem Schallsignal der Umgebung ein Eingangssignal erzeugt, wobei anhand des Eingangssignals ein Zwischensignal erzeugt wird, welches einer Signalverarbeitung mit einer Filterbank zur frequenzbandweisen Aufteilung des Zwischensignals zugeführt wird, wobei aus einem frequenzverzerrten Signal ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches durch einen Ausgangswandler des akustischen Systems in ein Ausgangsschallsignal umgewandelt wird, wobei anhand des frequenzverzerrten Signals eine durch ein Einkoppeln des Ausgangsschallsignals in den Eingangswandler auftretende akustische Rückkopplung im akustischen System unterdrückt wird, und wobei auf das Zwischensignal das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Frequenzverzerrung angewandt wird, und hierdurch das frequenzverzerrte Signal erzeugt wird. Als akustisches System sind hierbei insbesondere ein Hörgerät sowie Systeme zur Aufnahme, Verstärkung und Wiedergabe von Schallsignalen aus der Studio- und/oder Bühnentechnik umfasst.
  • Unter einem Eingangswandler ist allgemein ein akusto-elektrischer Wandler umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, dass Schallsignal der Umgebung in ein entsprechendes elektrisches bzw. elektro-magnetisches Signal umzuwandeln, also beispielsweise ein Mikrofon. Unter einem Ausgangswandler ist generell ein elektro-akustischer Wandler umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, aus einen elektrischen und/oder elektro-magnetischen Signal ein Ausgangsschallsignal zu erzeugen, also beispielsweise ein Lautsprecher oder ein Schallerzeuger zur Knochenschallleitung. Unter einer Signalverarbeitung ist hierbei insbesondere eine Aufbereitung des Eingangssignals oder eines vom Eingangssignal abgeleiteten Signals zu verstehen, also insbesondere eine frequenzbandabhängige Verstärkung und/oder Rauschunterdrückung.
  • Unter einer Erzeugung des Zwischensignals anhand des Eingangssignals ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass die Signalverarbeitung ein vom Eingangssignal unmittelbar abhängendes Signal empfängt, also beispielsweise das Eingangssignal, welches zur Kompensation einer akustischen Rückkopplung um ein Kompensationssignal korrigiert wurde. Die Anwendung des Verfahrens zur Frequenzverzerrung auf das Zwischensignal kann dann insbesondere derart erfolgen, dass das Zwischensignal an der Filterbank der Signalverarbeitungseinheit in einzelne vorgegebene Frequenzbänder aufgeteilt wird, und nach einer frequenzbandabhängigen Aufbereitung der Signalanteile in den einzelnen Frequenzbändern durch die Signalverarbeitung die unterschiedliche Verzerrung von Frequenzen auf die weiterverarbeiteten Signalanteile im ersten Frequenzband bzw. im zweiten Frequenzband angewandt wird, um so das frequenzverzerrte Signal zu erzeugen. Aus diesem wird anschließend das Ausgangssignal u.a. durch die Synthese der einzelnen Frequenzband-Komponenten erzeugt. Die Unterdrückung der Rückkopplung kann dann durch ein adaptives Filter anhand des frequenzverzerrten Signals, also insbesondere auch durch das Ausgangssignal als Führungsgröße des adaptiven Filters, über ein entsprechendes Kompensationssignal erreicht werden.
  • Die für das Verfahren zur Frequenzverzerrung eines Audiosignals und seine Weiterbildungen angegebenen Vorteile können dabei sinngemäß auf das Verfahren zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung in einem akustischen System übertragen werden.
  • Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Hörgerät, umfassend einen Eingangswandler zur Erzeugung eines Eingangssignals aus einem Schallsignal der Umgebung, und eine Signalverarbeitungseinheit mit einer Filterbank zur Aufteilung eines vom Eingangssignal abgeleiteten Audiosignals anhand des Eingangssignals und einer Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren zur Verzerrung eines Audiosignals durchzuführen. Die für das Verfahren und für seine Weiterbildung angegebenen Vorteile können hierbei sinngemäß auf das Hörgerät übertragen werden. Insbesondere sind die Signalverarbeitungseinheit, Filterbank Teile der Steuereinheit. In diesem Fall ist das Audiosignal ein Zwischensignal in der Steuereinheit.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
    • FIG. 1
    in einem Blockdiagramm ein Verfahren zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung in einem Hörgerät,
    FIG. 2
    in einem Blockdiagramm ein Verfahren zur Frequenzverzerrung nach FIG. 1,
    FIG. 3
    den Frequenzgang einer Filterbank im Verfahren nach FIG. 2, und
    FIG. 4
    den durch Hochpass- und Tiefpassfilter angepassten Frequenzgang zweier benachbarter Frequenzbänder in der Filterbank nach FIG. 3.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Figur 1 ist schematisch in einem Blockdiagramm ein Verfahren 1 zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung g in einem akustischen System dargestellt. Das akustische System ist vorliegend gegeben durch ein Hörgerät 2. Das Hörgerät 2 umfasst einen Eingangswandler 4, welcher aus einem Schallsignal 6 der Umgebung ein Eingangssignal 8 erzeugt, und im vorliegenden Fall gegeben ist durch ein Mikrofon. Vom Eingangssignal 8 wird ein Kompensationssignal 10 subtrahiert, welches in noch zu beschreibender Weise in einer elektrischen Rückkopplungsschleife 12 erzeugt wird. Das aus dem Eingangssignal 8 und dem Kompensationssignal 10 resultierende Zwischensignal 14 wird einer Signalverarbeitung 16 zugeführt, in welcher die für das Hörgerät 2 benutzerspezifischen Signalverarbeitungsprozesse erfolgen (insbesondere eine frequenzband-abhängige Verstärkung des Zwischensignals 14). Hierfür umfasst die Signalverarbeitung 16 eine Filterbank 18, an welcher das Zwischensignal in einzelne Frequenzbänder aufgeteilt wird, welche dann entsprechend benutzerspezifisch verarbeitet werden. Die Signalverarbeitung 16 gibt nun ein frequenzbandweise aufgelöstes verarbeitetes Signal 20 aus, auf welches in einem noch zu beschreibenden Verfahren eine Frequenzverzerrung 22 angewandt wird. Das aus der Frequenzverzerrung 22 resultierende frequenzverzerrte Signal 24 in der Zeit-Frequenz-Domäne wird nun an einer Synthesefilterbank 26 zu einem breitbandigen Ausgangssignal 28 in der Zeit-Domäne umgewandelt, welches seinerseits durch einen Ausgangswandler 30 in ein Ausgangsschallsignal 32 umgewandelt wird. Der Ausgangswandler 30 ist im vorliegenden Fall gegeben durch einen Lautsprecher.
  • Andererseits wird das Ausgangssignal 28 in die elektrische Rückkopplungsschleife 12 abgezweigt, und dort einem adaptiven Filter 34 zugeführt, welches als weitere Eingangsgröße als ein Fehlersignal auch das Zwischensignal 14 empfängt, und hieraus das Kompensationssignal 10 zur Unterdrückung der akustischen Rückkopplung g erzeugt. Durch die Frequenzverzerrung 22 wird dabei das Ausgangssignal 28 vom Eingangssignal 8 und somit auch vom Zwischensignal 14 dekorreliert, sodass durch die erneute Eingabe des Fehlersignals 14 in das adaptive Filter 34 letzteres nicht vollständig auf die tonalen Signalanteile des Ausgangssignals 28 adaptiert. Hierdurch kann eine Bildung von Artefakten im Ausgangssignal 28 und somit im Ausgangsschallsignal 32 vermieden werden. Die Unterdrückung der akustischen Rückkopplung g durch das Kompensationssignal 10 kann dabei insbesondere auf bestimmte Frequenzbereiche beschränkt bleiben, d.h., das Kompensationssignal 10 weist in diesem Fall nur für besagte Frequenzbänder, insbesondere für diejenigen, auf welche die Frequenzverzerrung 22 angewandt wurde, nennenswerte Signalanteile auf.
  • In FIG. 2 ist schematisch in einem Blockdiagramm der Ablauf eines Verfahrens 40 zur Frequenzverzerrung 22 des Zwischensignals 14 nach FIG. 1 dargestellt. Das Zwischensignal 14 bildet hierbei das Audiosignal 42, welches als die für das Verfahren 40 relevante Eingangsgröße fungiert. In einem ersten Schritt S1 wird anhand des Audiosignals 42 überprüft, in welchem Frequenzbereich eine akustische Rückkopplung g vom Ausgangswandler 30 zum Eingangswandler 8 des Hörgerätes 2 zu unterdrücken ist, und in welchem Frequenzbereich zudem tonale Signalanteile im Audiosignal 42 vorliegen, die bei der Unterdrückung der Rückkopplung im adaptiven Filter 34 ggf. zu Artefakten führen können. Die Überprüfung hinsichtlich der zu unterdrückenden akustischen Rückkopplung g kann dabei durch das adaptive Filter 34 erfolgen, hinsichtlich der Tonalität der Signalanteile vorzugsweise durch die Signalverarbeitung 16. Anschließend wird in Abhängigkeit der Resultate dieser Überprüfungen eine erste Zielfrequenz tf1 festgelegt. Die Zielfrequenz tf1 wird hierbei insbesondere als die minimale Frequenz bestimmt, oberhalb derer eine Frequenzverzerrung für eine wirksame Unterdrückung der akustischen Rückkopplung erforderlich ist.
  • In einem nächsten Schritt S2 wird nun das Audiosignal 42 an einer Filterbank 18 in einzelne Frequenzbänder aufgeteilt. Der Schritt S2 kann zudem noch weitere Unterschritte beinhalten, so beispielsweise eine frequenzband-abhängige Verarbeitung der Signalanteile 44 in den erzeugten Frequenzbändern, welche jedoch den Ablauf des Verfahrens 40 an sich nicht beeinträchtigen.
  • In einem weiteren Schritt S3 wird nun auf Basis der ersten Zielfrequenz tf1 ein erstes Frequenzband FB1 bestimmt. Das erste Frequenzband FB1 ist hierbei gegeben als dasjenige Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz durch die unmittelbar unterhalb der ersten Zielfrequenz tf1 gelegenen Bandgrenzfrequenz gebildet wird, wobei die obere Bandgrenzfrequenz gegeben ist durch diejenige Frequenz, an welcher der Betragsfrequenzgang des ersten Frequenzbandes gleich dem Betragsfrequenzgang des Frequenzbandes unmittelbar über dem ersten Frequenzband FB1. Das Frequenzband unmittelbar über dem ersten Frequenzband FB1 wird als zweites Frequenzband FB2 festgelegt.
  • In einem nächsten Schritt S4 wird dann über das erste Frequenzband FB1 an dessen Bandgrenzfrequenz zum zweiten Frequenzband FB2 ein Tiefpassfilter TP gelegt, und über das zweite Frequenzband FB2 an derselben Bandgrenzfrequenz ein Hochpassfilter HP. Hierdurch wird einerseits der Überlapp zwischen dem ersten Frequenzband FB1 und dem zweiten Frequenzband FB2 weiter verringert, als es durch die Filterbank 18 vorgesehen ist, andererseits kann durch eine asymmetrische Auslegung der Filtercharakteristiken des Hochpassfilters HP und des Tiefpassfilters TP die Bandgrenzfrequenz leicht zu der ersten Zielfrequenz tf1 hin verschoben werden.
  • Im Schritt S5 wird nun auf die Signalanteile 44 in allen Frequenzbändern von zweiten Frequenzband FB2 an aufwärts eine Frequenzverzerrung 22 in der Form einer Frequenzverschiebung 46 um einen zeitlich konstanten Betrag Δ angewandt, während die Signalanteile 44 in allen Frequenzbändern vom ersten Frequenzband FB1 an abwärts unverändert bleiben, und so das frequenzverzerrte Signal 24 erzeugt. Das Verfahren 40 kehrt zudem mit der Vorgabe des ersten Frequenzbandes FB1 zum Schritt S1 zurück, und aktualisiert laufend, periodisch oder ereignisgesteuert die erste Zielfrequenz, um bei einer maßgeblichen Veränderung der akustischen Rückkopplung g, welche dazu führt, dass die erste Zielfrequenz tf1 außerhalb des ersten Frequenzbandes FB1 liegt, ein drittes Frequenzband FB3 zu ermitteln, welches an die Stelle des ersten Frequenzbandes FB1 tritt, um das Verfahren 40 analog fortzuführen.
  • In FIG. 3 ist der Frequenzgang einer Filterbank 18 gegen eine Frequenz f aufgetragen. Die einzelnen Frequenzbänder FB weisen dabei mit dem jeweils benachbarten Frequenzband einen nicht vernachlässigbaren Überlapp OV auf, wobei zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder eine Bandgrenzfrequenz fL0 bis fL3 festlegen, welche gegeben ist durch diejenige Frequenz, an der der Betragsfrequenzgang der beiden benachbarten Frequenzbänder gleich groß ist. Gemäß Schritt S1 des Verfahrens 40 nach FIG. 2 wird nun die erste Zielfrequenz tf1 vorgegeben, und anhand dieser das erste Frequenzband FB1 bestimmt als dasjenige Frequenzband, dessen obere Bandgrenzfrequenz fL1 durch die unmittelbar unterhalb der erste Zielfrequenz tf1 gelegene Bandgrenzfrequenz gebildet wird. Wie oben beschrieben wird über das erste Frequenzband FB1 an der oberen Bandgrenzfrequenz fL1 ein Tiefpassfilter TP gelegt, und über das zweite Frequenzband FB2 an derselben Bandgrenzfrequenz fL1, welche also das zweite Frequenzband FB2 nach unten hin begrenzt, ein Hochpassfilter HP gelegt. Hierdurch wird der Überlapp OV1 zwischen dem ersten Frequenzband FB1 und dem zweiten Frequenzband FB2 verringert. Dadurch, dass die beiden besagten Filter TP, HP nur auf jeweils ein Frequenzband angewandt werden, ist die hierdurch gegebenenfalls erzeugte Latenz spektral auf die betreffenden Frequenzbänder beschränkt. Um die zusätzliche Latenz möglichst gering zu halten, wird bevorzugt nur eine komplexwertige Nullstelle (Filterordnung 1) eingefügt. Die Signalanteile des Audiosignals 42 in den Frequenzbändern oberhalb der oberen Bandgrenzfrequenz fL1 des ersten Frequenzbandes FB1, also in den Frequenzbändern ab FB2 an aufwärts, werden dann um einen konstanten Betrag verschoben.
  • Ändert sich nach einer gewissen Zeit der akustische Rückkopplungspfad, welcher die akustische Rückkopplung g im Hörgerät 2 nach FIG. 1 bedingt, so wird die erste Zielfrequenz tf1 entsprechend zu einer an die Änderung angepasste zweiten Zielfrequenz tf2 aktualisiert. Nun wird überprüft, ob die zweite Zielfrequenz tf2 weiterhin der Bandgrenzfrequenz fL1 zischen dem ersten Frequenzband FB1 und dem zweiten Frequenzband FB2 entspricht, also ob die Bandgrenzfrequenz fL1 auch die unmittelbar unterhalb der zweiten Zielfrequenz tf2 gelegene Bandgrenzfrequenz bildet. In jenem Fall kann die Frequenzverschiebung unverändert weiter auf die Signalanteile bevorzugt aller Frequenzbänder ab dem zweiten Frequenzband FB2 an aufwärts angewandt werden (schraffierter Bereich).
  • Im vorliegenden Fall trifft dies jedoch nicht zu, die zweite Zielfrequenz liegt nun oberhalb der Bandgrenzfrequenz fL3, welche ein vom ersten Frequenzband verschiedenes Frequenzband nach oben hin zum unmittelbar benachbarten Frequenzband begrenzt. Das von oben durch die Bandgrenzfrequenz fL3 begrenzte Frequenzband wird nun festgelegt als drittes Frequenzband FB3, und nun die Frequenzverschiebung für Signalanteile bevorzugt aller Frequenzbänder oberhalb und ausschließlich des dritten Frequenzbandes FB3 in der bereits beschriebenen Weise, insbesondere unter Verwendung entsprechender Hochpass- bzw. Tiefpassfilter an der Bandgrenzfrequenz fL3, durchgeführt (kreuzweise schraffierter Bereich).
  • In FIG. 4 ist der Betragsfrequenzgang des ersten Frequenzbandes FB1 und des zweiten Frequenzbandes FB2 nach FIG. 3 an deren Bandgrenzfrequenz fL1 gegen eine Frequenz f aufgetragen. Die gepunkteten Linien zeigen dabei jeweils den Betragsfrequenzgang der Frequenzbänder FB1, FB2, wie er im Bereich der Bandgrenzfrequenz fL1 durch die übergeordnete Filterbank vorgegeben ist. Mittels eines Tiefpassfilters bzw. einer Hochpassfilters angewandt auf das erste Frequenzband bzw. das zweite Frequenzband lässt sich im Bereich der Bandgrenzfrequenz fL1 der Überlapp OV1 verringern (OV1 gestrichelte Linien). Werden nun hierbei ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter mit unterschiedlichen, insbesondere asymmetrischen Filtercharakteristiken verwendet, so kann zusätzlich zum verringerten Überlapp OV1 auch die Bandgrenzfrequenz fL1 leicht zu einer angepassten Bandgrenzfrequenz fL1' verschoben werden, beispielsweise in Richtung der ersten Zielfrequenz.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verfahren zur Unterdrückung einer Rückkopplung
    2
    Hörgerät
    4
    Eingangswandler
    6
    Schallsignal
    8
    Eingangssignal
    10
    Kompensationssignal
    12
    elektrische Rückkopplungsschleife
    14
    Zwischensignal
    16
    Signalverarbeitung
    18
    Filterbank
    20
    verarbeitetes Signal
    22
    Frequenzverzerrung
    24
    frequenzverzerrtes Signal
    26
    Synthesefilterbank
    28
    Ausgangssignal
    30
    Ausgangswandler
    32
    Ausgangsschallsignal
    34
    adaptive Filter
    40
    Verfahren zur Frequenzverzerrung
    42
    Audiosignal
    44
    Signalanteil
    46
    Frequenzverschiebung
    FB
    Frequenzband
    FB1
    erstes Frequenzband
    FB2
    zweites Frequenzband
    FB3
    drittes Frequenzband
    fL0-fL3
    Bandgrenzfrequenz
    fL1'
    angepasste Bandgrenzfrequenz
    g
    akustische Rückkopplung
    HP
    Hochpassfilter
    OV
    Überlapp
    OV1
    Überlapp
    OV1'
    angepasster Überlapp
    S1-S5
    Verfahrensschritt
    TP
    Tiefpassfilter
    Δ
    konstanter Frequenzbetrag

Claims (13)

  1. Verfahren (40) zur Frequenzverzerrung (22) eines Audiosignals (42), wobei das Audiosignal (42) in eine Mehrzahl an vorgegebenen Frequenzbändern (FB, FB1, FB2, FB3) aufgeteilt wird, wobei durch je zwei unmittelbar benachbarte Frequenzbänder (FB1, FB2, FB3) jeweils eine Bandgrenzfrequenz (fL0-fL3) festgelegt wird,
    wobei anhand des Audiosignals (42) zunächst eine Zielfrequenz (tf1) für eine Grenze zwischen zwei Frequenzbereichen mit unterschiedlicher Verzerrung (22) der Frequenzen bestimmt wird, und wobei anhand der Zielfrequenz (tf1) ein erstes Frequenzband (FB1) bestimmt wird,
    wobei als erstes Frequenzband (FB1) dasjenige Frequenzband bestimmt wird, dessen obere Bandgrenzfrequenz (fL1) durch die unterhalb der Zielfrequenz (tf1) gelegene Bandgrenzfrequenz (fL1) gebildet wird,
    wobei anhand des Audiosignals (42) ein unmittelbar über dem ersten Frequenzband (FB1) liegendes zweites Frequenzband (FB2) bestimmt wird, und
    wobei auf Signalanteile (44) im ersten Frequenzband (FB1) eine unterschiedliche Verzerrung (22) der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile (44) im zweiten Frequenzband (FB2) und hierdurch ein frequenzverzerrtes Signal (24) erzeugt wird.
  2. Verfahren (40) nach Anspruch 1,
    wobei als erstes Frequenzband (FB1) dasjenige Frequenzband bestimmt wird, dessen obere Bandgrenzfrequenz (fL1) durch die unmittelbar unterhalb der Zielfrequenz (tf1) gelegene Bandgrenzfrequenz (fL1) gebildet wird.
  3. Verfahren (40) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    wobei zu einem Zeitpunkt nach dem Bestimmen des ersten Frequenzbandes (FB1) anhand des Audiosignals (42) ein von dem ersten Frequenzband (FB1) verschiedenes drittes Frequenzband (FB3) bestimmt wird, und
    wobei auf Signalanteile (44) im dritten Frequenzband (FB3) eine unterschiedliche Verzerrung (22) der Frequenzen angewandt wird als auf Signalanteile (44) in einem dem dritten Frequenzband (FB3) unmittelbar benachbarten Frequenzband.
  4. Verfahren (40) nach Anspruch 3,
    wobei zur Bestimmung des dritten Frequenzbandes (FB3) zunächst anhand des Audiosignals (42) eine von der ersten Zielfrequenz (tf1) verschiedene zweite Zielfrequenz (tf2) bestimmt wird, und wobei anhand der zweiten Zielfrequenz (tf2) das dritte Frequenzband (FB3) bestimmt wird.
  5. Verfahren (40) nach Anspruch 4,
    wobei überprüft wird, ob die zweite Zielfrequenz (tf2) unmittelbar oberhalb der oberen Bandgrenzfrequenz (fL3) eines weiteren, vom ersten Frequenzband (FB1) verschiedenen Frequenzbandes (FB3) liegt,
    wobei in Abhängigkeit dieser Überprüfung das weitere Frequenzband als das dritte Frequenzband (FB3) bestimmt wird, und
    wobei auf die Signalanteile (44) im dritten Frequenzband (FB3) eine unterschiedliche Verzerrung (22) der Frequenzen angewandt wird als auf die Signalanteile (44) des unmittelbar über dem dritten Frequenzband (FB3) liegenden Frequenzbandes.
  6. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Verzerrung (22) von Frequenzen jeweils gegeben ist durch eine Verschiebung (46) um einen über die Frequenz hinweg konstanten Betrag (Δ) und/oder einen zeitabhängig modulierten Frequenzwert.
  7. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine Änderung der auf den Signalanteil (44) in einem Frequenzband (FB2) anzuwendenden Verzerrung (22) der Frequenzen stets derart vorgenommen wird, dass durch die Änderung der Frequenzverzerrung die Phase des frequenzverzerrten Signalanteils (44) nicht oder nur in einem einen Grenzwert unterschreitenden Ausmaß springt.
  8. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei eine Änderung der auf den Signalanteil (44) in einem Frequenzband (FB2) anzuwendenden Verzerrung (22) der Frequenzen nur in einem Nulldurchgang oder in einer vorgegebenen Umgebung eines Nulldurchgangs einer mit der Verzerrung korrelierten Phasenmodifikation des frequenzverzerrten Signalanteils (44) vorgenommen wird,
  9. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das erste Frequenzband (FB1) zusätzlich mit einem Tiefpassfilter (TP) gefiltert wird, und/oder
    wobei das zweite Frequenzband (FB2) zusätzlich mit einem Hochpassfilter (HP) gefiltert wird.
  10. Verfahren (40) nach Anspruch 9,
    wobei die Bandgrenzfrequenz (fL1) zwischen dem ersten Frequenzband (FB1) und dem zweiten Frequenzband (FB2) mittels der Filtercharakteristik des Tiefpassfilters (TP) und/oder mittels der Filtercharakteristik des Hochpassfilters (HP) von dem durch die Aufteilung der Frequenzbänder (FB, FB1, FB2, FB3) vorgegebenen Wert zu der ersten Zielfrequenz (tf1) hin verschoben wird.
  11. Verfahren (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Verzerrung (22) von Frequenzen nur auf Signalanteile (44) von Frequenzbändern (FB2, FB3) auf einer Seite der Bandgrenzfrequenz (fL1) zwischen dem ersten Frequenzband (FB1) und dem zweiten Frequenzband (FB2) angewandt wird.
  12. Verfahren (1) zur Unterdrückung einer akustischen Rückkopplung (g) in einem akustischen System (2),
    wobei ein Eingangswandler (4) des akustischen Systems (2) aus einem Schallsignal (6) der Umgebung ein Eingangssignal (8) erzeugt,
    wobei anhand des Eingangssignals (8) ein Zwischensignal (14) erzeugt wird, welches einer Signalverarbeitung (16) mit einer Filterbank (18) zur frequenzbandweisen Aufteilung des Zwischensignals (14) zugeführt wird,
    wobei aus einem frequenzverzerrten Signal (24) ein Ausgangssignal (28) erzeugt wird, welches durch einen Ausgangswandler (30) des akustischen Systems (2) in ein Ausgangsschallsignal (32) umgewandelt wird,
    wobei anhand des frequenzverzerrten Signals (24) eine durch ein Einkoppeln des Ausgangsschallsignals (32) in den Eingangswandler (4) auftretende akustische Rückkopplung (g) im akustischen System (2) unterdrückt wird, und
    wobei auf das Zwischensignal (14) das Verfahren (40) zur Frequenzverzerrung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angewandt wird, und hierdurch das frequenzverzerrte Signal (24) erzeugt wird.
  13. Hörgerät (2), umfassend einen Eingangswandler (4) zur Erzeugung eines Eingangssignals (8) aus einem Schallsignal (6) der Umgebung, eine Signalverarbeitungseinheit (16) mit einer Filterbank (18) zur Aufteilung eines vom Eingangssignal (8) abgeleiteten Audiosignals (42) anhand des Eingangssignals (8) und eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
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